Svänghjul
Ett svänghjul är en tung skiva eller ett hjul som är fäst vid en roterande axel. Svänghjul används för lagring av rörelseenergi. Svänghjulets drivkraft gör att det inte lätt ändrar sin rotationshastighet. På grund av detta hjälper svänghjul till att hålla axeln roterande med samma hastighet. Detta är till hjälp när det vridmoment som appliceras på axeln ändras ofta. Ojämnt vridmoment kan ändra rotationshastigheten. Eftersom svänghjulet motstår hastighetsförändringar minskar effekterna av ojämnt vridmoment. Motorer som använder kolvar för att ge kraft har vanligtvis ojämnt vridmoment och använder svänghjul för att åtgärda detta problem.
Det krävs energi för att få ett hjul (vilket som helst) att rotera. Om det finns lite friktion (bra lager) kommer det att fortsätta att rotera länge. När energi behövs kan den tas från hjulet igen. Det är alltså ett enkelt mekaniskt sätt att lagra energi. Mängden lagrad energi är en funktion av vikten och rotationshastigheten - att få ett tyngre hjul att rotera snabbare kräver mer energi. En annan faktor är radien (storleken), för ju längre bort från axeln en del av hjulet är, desto mer energi krävs för att få det att rotera. Dessa tre faktorer kan representeras av M (massa), ω {\displaystyle \omega } 
(vinkelhastighet) och R (radie). Genom att kombinera de två ekvationerna nedan får man ω {\displaystyle \omega } 2MR2/4. Ett flyghjul är inte vilket hjul som helst, utan är särskilt utformat för att lagra energi. Det ska alltså vara tungt och/eller rotera snabbt. Vissa bussar har till exempel ett svänghjul som används för att stanna och starta. När bussen stannar (t.ex. för ett trafikljus) är svänghjulet kopplat till hjulen, så att rotationsenergin överförs till det, vilket gör att bussen saktar ner medan svänghjulet ökar farten. När bussen sedan måste börja köra igen kopplas det ihop igen och energin överförs tillbaka. Naturligtvis vill man inte släpa runt på ett tungt hjul på en buss, så det är tillverkat av ett lättare material som klarar extremt snabb rotation.
Ett enkelt svänghjul i rörelse. Konstruerad efter ritningar av Leonardo da Vinci.
Svänghjul med ekrar
Matematik för svänghjul
Den kinetiska energin i ett roterande svänghjul är
E = 1 2 I ω 2 {\displaystyle E={\frac {1}{2}}}I\omega ^{2}}} 
Där tröghetsmomentet för den centrala massan är lika med
I = 1 2 M R 2 {\displaystyle I={\frac {1}{2}}}MR^{2}}} 
där I {\displaystyle I}
är massans tröghetsmoment runt rotationscentrum och ω {\displaystyle \omega } (omega) är vinkelhastigheten i radiansenheter.
Historia
Svänghjulet har använts sedan urminnes tider, det vanligaste traditionella exemplet är krukmakarskivan. Under den industriella revolutionen bidrog James Watt till utvecklingen av svänghjulet i ångmaskinen, och hans samtida James Pickard använde ett svänghjul.
Andra betydelser
I riskkapitalvärlden används begreppet "svänghjul" för att beskriva det återkommande, marginalgenererande hjärtat i ett företag.
Frågor och svar
F: Vad är ett svänghjul?
S: Ett svänghjul är en tung skiva eller ett hjul som är fäst vid en roterande axel. Det används för lagring av kinetisk energi och hjälper till att hålla axeln roterande med samma hastighet genom att motstå förändringar i hastigheten på grund av ojämnt vridmoment.
F: Hur lagrar ett svänghjul energi?
S: Ett svänghjul lagrar energi genom att ta upp den från hjulet när det roterar och sedan släppa ut den igen när energi behövs. Mängden lagrad energi beror på dess massa, vinkelhastighet och radie.
F: Vilka är några användningsområden för svänghjul?
S: Svänghjul används i motorer som använder kolvar för att ge kraft eftersom de hjälper till att lösa problemet med ojämnt vridmoment som ändrar rotationshastigheten. De används också i bussar för att stoppa och starta, där rotationsenergi från hjulen överförs till svänghjulet så att det kan sakta ner samtidigt som det ökar i hastighet.
F: Vilka faktorer påverkar hur mycket energi ett svänghjul kan lagra?
S: Mängden energi som lagras i ett svänghjul beror på dess massa, vinkelhastighet och radie. Tyngre vikter med högre hastigheter kräver mer energi för att rotera dem än lättare vikter med lägre hastigheter.
F: Är alla hjul "svänghjul"?
S: Nej, alla hjul anses inte vara svänghjul. Svänghjul är särskilt utformade för att lagra rörelseenergi och bör vara tunga eller rotera snabbt för att göra detta effektivt.
F: Hur använder en buss ett svänghjul?
S: Bussar använder svänghjul genom att ansluta dem till hjulen när de stannar (t.ex. vid trafikljus). På så sätt överförs rotationsenergi från hjulen till svänghjulet så att det kan sakta ner samtidigt som det kan öka hastigheten igen när det startar igen senare.
