Τι είναι η κρίσιμη ταχύτητα;

Ένα αντικείμενο λέγεται ότι φτάνει στην κρίσιμη ταχύτητα όταν η ταχύτητα της περιστροφής του αντιστοιχεί σε μία από τις φυσικές συχνότητες του.Η κρίσιμη ταχύτητα μελετάται σε έναν κλάδο της φυσικής που είναι γνωστός ως Rotordynamics, η οποία ασχολείται με περιστροφική ή γωνιακή κίνηση.Ένα περιστρεφόμενο αντικείμενο, όπως μια έλικα ή μια φυγοκεντρική αντλία, πρέπει συχνά να διέρχεται από μία ή περισσότερες από τις κρίσιμες ταχύτητες του καθώς επιταχύνει ή επιβραδύνεται.Ενώ λειτουργούν με κρίσιμη ταχύτητα, αυτά τα αντικείμενα δονείται σε υψηλό εύρος, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει ζημιά

Όλα τα αντικείμενα που αποτελούνται από ελαστικό υλικό έχουν μία ή περισσότερες φυσικές συχνότητες.Η φυσική συχνότητα ενός αντικειμένου είναι ο αριθμός των φορών που θα μετακινηθεί εμπρός και πίσω μόλις τεθεί σε κίνηση.Όταν ένα αντικείμενο δονείται σε μία από τις φυσικές συχνότητες του, λέγεται ότι έχει συντονισμό ή ένα μεγάλο δονητικό εύρος.Σε ένα μουσικό όργανο, για παράδειγμα, αυτός ο συντονισμός είναι επιθυμητός επειδή προκαλεί φυσική ενίσχυση του ήχου του οργάνου.Ωστόσο, στη ροορδυναμική, αυτή η απήχηση είναι ανεπιθύμητη επειδή κάνει τα μηχανικά κομμάτια να δονείται έντονα, γεγονός που μπορεί να βλάψει το σύστημα.Όταν η περιστροφική κίνηση ενός αντικειμένου, που ονομάζεται επίσης γωνιακή ταχύτητα, προκαλεί συντονισμό, είναι σε κρίσιμη ταχύτητα.Τα περιστρεφόμενα μηχανικά αντικείμενα πρέπει να σχεδιάζονται για να περνούν γρήγορα μέσω αυτών των κρίσιμων ταχύτητων, έτσι ώστε η ενισχυμένη δόνηση που εμφανίζεται σε αυτή την ταχύτητα να μην προκαλεί βλάβη.Ενώ ένα κινούμενο σύστημα όπως αυτό θα έχει φυσικά κάποια δόνηση, η ενισχυμένη δόνηση στην κρίσιμη ταχύτητα πρέπει να αποφεύγεται ή να περνάει γρήγορα εάν το σύστημα πρόκειται να συγκρατήσει με την πάροδο του χρόνου.Επομένως, η Rotordynamics ασχολείται σε μεγάλο βαθμό με την επίλυση των διαφόρων κρίσιμων ταχύτητων που μπορεί να επηρεάσουν τη ζωή μιας περιστρεφόμενης μηχανής.

Η χαμηλότερη συχνότητα περιστροφής που προκαλεί ένα αντικείμενο να δονείται σε μία από τις φυσικές του συχνότητες είναι γνωστή ως η πρώτη κρίσιμη ταχύτητα του.Ένα αντικείμενο μπορεί να έχει έναν άπειρο αριθμό κρίσιμων ταχύτητων, αλλά η σημαντικότερη κρίσιμη ταχύτητα για τους μηχανικούς που πρέπει να εξετάσουν είναι η πρώτη.Ορισμένα περιστρεφόμενα αντικείμενα έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν κάτω από την πρώτη τους κρίσιμη ταχύτητα, αλλά πολλοί περιστρέφονται πάνω από αυτή την ταχύτητα.Εφόσον η ταχύτητα περιστροφής περνάει γρήγορα μέσω της κρίσιμης ταχύτητας, αυτό δεν πρέπει να έχει σημαντική επίδραση στη διάρκεια ζωής του περιστρεφόμενου μηχανήματος.Ωστόσο, τα προβλήματα μπορεί να προκύψουν εάν ένα αντικείμενο έχει σχεδιαστεί για να περιστρέφεται με την κρίσιμη ταχύτητα του, καθώς οι προκύπτουσες δονήσεις θα μπορούσαν να προκαλέσουν τη διάσπαση του μηχανήματος.