Vì sao vành của bánh đà phải làm thật dày?
Bánh đà là một thiết bị cơ khí quay được sử dụng để lưu trữ năng lượng quay. Bánh đà có mô-men quán tính lớn, và do đó chống lại sự thay đổi tốc độ quay. Lượng năng lượng được lưu trữ trong một bánh đà tỉ lệ với bình phương tốc độ quay của nó. Năng lượng được chuyển giao cho một bánh đà bằng cách áp dụng mô-men xoắn đối với nó, do đó gây ra tốc độ quay của nó, và do đó năng lượng lưu trữ của nó, gia tăng. Ngược lại, bánh đà giải phóng năng lượng được lưu trữ bằng cách áp mô-men xoắn đến tải cơ khí, kết quả làm tốc độ quay giảm.
Ngồi ô tô chúng ta đều có thể thấy như sau: khi ô tô phanh đột ngột người thường chúi về phía trước. Đó là vì thân thể chúng ta và ô tô vốn đều chuyển lên trước với cùng một tốc độ, khi phanh xe, ô tô đang kéo chân chúng ta đột ngột dừng lại còn thân người thì ngay một lúc dừng không được nên người chúi về phía trước. Khi xe đột ngột tăng tốc khiến người ngã về phía sau cũng là do nguyên tắc ấy.
Vật đang chuyển động hay đang đứng yên đều có tính chất tiếp tục duy trì trạng thái chuyển động cũ, và đó gọi là quán tính. Đang đẩy một cái xe đẩy không chứa gì, muốn đột ngột dừng nó lại thì chỉ cần dùng một lực nhỏ là có thể giữ được. Nhưng nếu là xe chứa đầy đồ vật, muốn đột ngột dừng thì lực phải dùng sẽ lớn hơn rất nhiều. Có thể thấy vật có khối lượng nhỏ thì có quán tính nhỏ, vật có khối lượng lớn thì quán tính cũng lớn.
Căn cứ vào nguyên tắc trên và kinh nghiệm thực tiễn sản xuất, người ta thường lắp trên máy hơi nước và động cơ đốt trong một bánh đà vừa to vừa nặng. Đó là vì: pittông của các máy này chuyển động qua lại theo một hành trình, do đó mômen lực ở trục khuỷu rất không đều, làm việc không ổn định, nhờ quán tính của bánh đà người ta có thể làm cho chuyển động không đều biến thành chuyển động đều.
Nếu lưu ý xem xét hình dạng bánh đà thì bạn sẽ phát hiện vành (biên) của bánh đà rất dày, ở giữa tương đối mỏng, thậm chí còn có mấy lỗ hổng.
Đó là do khi thiết kế bánh đà người ta muốn dùng vật liệu ít nhất mà thu được quán tính lớn nhất, làm dày vành bánh đà có thể đạt được mục đích đó. Làm bánh đà to và dày lên đều làm cho quán tính của bánh đà lớn thêm, nhưng do hạn chế về vị trí nên không thể làm bánh đà quá to, trong tình huống đó chỉ có thể tăng thêm chiều dày cho bánh đà. Tăng chiều dày ở chỗ nào tốt hơn? Rõ ràng là tăng ở vành nơi bánh đà có tốc độ chuyển động nhanh nhất là tốt nhất, vì thế hầu như tất cả các bánh đà đều có một vành vừa rộng vừa dày; như thế khi bánh đà chuyển động không dễ dàng mà dừng nó lại.
