Mbio za mpira
Wakati huu ninapendekeza utengeneze kifaa rahisi lakini kizuri kwa darasa la fizikia. Itakuwa mbio za mpira. Faida nyingine ya muundo wa wimbo ni kwamba hutegemea ukuta bila kuchukua nafasi nyingi na iko tayari kila wakati kuonyesha uzoefu wa mbio. Mipira mitatu huanza wakati huo huo kutoka kwa pointi ziko kwa urefu sawa. Gari maalum la uzinduzi litatusaidia na hili. Mipira itakimbia kwenye njia tatu tofauti.
Kifaa kinaonekana kama ubao unaoning'inia ukutani. Bomba tatu za uwazi zimeunganishwa kwenye ubao, njia ambazo mipira itasonga. Ukanda wa kwanza ni mfupi zaidi na una sura ya ndege ya kawaida inayoelekea. Ya pili ni sehemu ya mduara. Bendi ya tatu iko katika mfumo wa kipande cha cycloid. Kila mtu anajua mduara ni nini, lakini hajui jinsi inavyoonekana na wapi cycloid inatoka. Acha nikukumbushe kwamba cycloid ni curve inayotolewa na hatua isiyobadilika kando ya duara, inayozunguka kwenye mstari wa moja kwa moja bila kuteleza.
Hebu fikiria kwamba tunaweka dot nyeupe kwenye tairi ya baiskeli na kumwomba mtu kusukuma baiskeli au kupanda polepole sana kwa mstari wa moja kwa moja, lakini kwa sasa tutaona harakati ya dot. Njia ya hatua iliyounganishwa na basi itazunguka cycloid. Huna haja ya kufanya jaribio hili, kwa sababu katika takwimu tunaweza kuona tayari cycloid iliyopangwa kwenye ramani na njia zote zinazolengwa kwa mipira kukimbia. Ili kuwa sawa kwenye sehemu ya kuanzia, tutaunda kianzishio rahisi ambacho kitahakikisha mipira yote mitatu inaanza kwa usawa. Kwa kuvuta lever, mipira ilipiga barabara kwa wakati mmoja.
Kawaida intuition yetu inatuambia kwamba mpira unaofuata njia ya moja kwa moja, yaani, ndege iliyoelekezwa, itakuwa ya haraka zaidi na kushinda. Lakini si fizikia wala maisha ni rahisi sana. Jionee mwenyewe kwa kuunganisha kifaa hiki cha majaribio. Nani wa kufanya kazi. Nyenzo. Kipande cha mstatili cha plywood yenye milimita 600 kwa 400 au corkboard ya ukubwa sawa au chini ya mita mbili ya bomba la plastiki la uwazi na kipenyo cha milimita 10, karatasi ya alumini milimita 1 nene, waya milimita 2 kwa kipenyo. , mipira mitatu inayofanana ambayo lazima iende kwa uhuru ndani ya zilizopo. Unaweza kutumia mipira ya chuma yenye kuzaa iliyovunjika, risasi ya risasi, au mipira ya bunduki, kulingana na kipenyo cha ndani cha bomba lako. Tutapachika kifaa chetu kwenye ukuta na kwa hili tunahitaji wamiliki wawili wa kunyongwa picha. Unaweza kununua au kufanya vipini vya waya kwa mikono yako mwenyewe kutoka kwetu.
zana. Saw, kisu chenye ncha kali, bunduki ya gundi moto, drill, kikata chuma cha karatasi, koleo, penseli, puncher, kuchimba visima, faili ya mbao na dremel ambayo hurahisisha kazi. Msingi. Kwenye karatasi, tutachora njia tatu za kusafiri zilizotabiriwa kwa kiwango cha 1: 1 kulingana na mchoro katika barua yetu. Ya kwanza ni sawa. Sehemu ya mzunguko wa pili. Njia ya tatu ni cycloids. Tunaweza kuiona kwenye picha. Mchoro sahihi wa nyimbo unahitaji kuchorwa tena kwenye ubao wa msingi, ili baadaye tujue mahali pa gundi bomba ambazo zitakuwa nyimbo za mipira.
Njia za mpira. Vipu vya plastiki vinapaswa kuwa wazi, unaweza kuona jinsi mipira yetu inavyosonga ndani yao. Mirija ya plastiki ni nafuu na ni rahisi kupata dukani. Tutapunguza urefu unaohitajika wa mabomba, takriban milimita 600, na kisha ufupishe kidogo, unafaa na ujaribu kwenye mradi wako.
Fuatilia usaidizi wa kuanza. Katika block ya mbao kupima milimita 80x140x15, kuchimba mashimo matatu na kipenyo cha zilizopo. Shimo ambalo tunashikilia wimbo wa kwanza, i.e. inayoonyesha usawa, lazima iwekwe na umbo kama inavyoonyeshwa kwenye picha. Ukweli ni kwamba bomba haina bend kwa pembe ya kulia na kugusa sura ya ndege iwezekanavyo. Bomba yenyewe pia hukatwa kwa pembe inayounda. Gundi mirija inayofaa kwenye mashimo haya yote kwenye kizuizi.
mashine ya kupakia. Kutoka kwa karatasi ya alumini 1 mm nene, tunakata mistatili miwili na vipimo, kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro. Katika ya kwanza na ya pili, tunachimba mashimo matatu yenye kipenyo cha milimita 7 kwa coaxially na mpangilio sawa na mashimo yaliyopigwa kwenye bar ya mbao ambayo inajumuisha mwanzo wa nyimbo. Mashimo haya yatakuwa viota vya kuanzia kwa mipira. Piga mashimo kwenye sahani ya pili na kipenyo cha milimita 12. Gundi vipande vidogo vya mstatili wa karatasi kwenye kingo zilizokithiri za bati la chini na kwao la bati la juu lenye matundu madogo. Wacha tuangalie usawa wa vitu hivi. Bati la katikati la 45 x 60 mm lazima lilingane kati ya bati la juu na la chini na liweze kuteleza ili kufunika na kufungua mashimo. Vibao vidogo vilivyowekwa kwenye sehemu ya chini na ya juu vitazuia kusogea kwa upande wa bati la katikati ili iweze kusonga kushoto na kulia kwa kusogea kwa lever. Tunapiga shimo kwenye sahani hii, inayoonekana kwenye kuchora, ambayo lever itawekwa.
lever. Tutaipiga kutoka kwa waya yenye kipenyo cha milimita 2. Waya inaweza kupatikana kwa urahisi kwa kukata urefu wa 150 mm kutoka kwenye hanger ya waya. Kawaida tunapata hanger kama hiyo pamoja na nguo safi kutoka kwa kuosha, na inakuwa chanzo bora cha waya moja kwa moja na nene kwa madhumuni yetu. Piga mwisho mmoja wa waya kwa pembe ya kulia kwa umbali wa milimita 15. Mwisho mwingine unaweza kuulinda kwa kuweka kushughulikia mbao juu yake.
Msaada wa lever. Imetengenezwa kwa block yenye urefu wa milimita 30x30x35. Katikati ya block, tunachimba shimo kipofu na kipenyo cha milimita 2, ambayo ncha ya lever itafanya kazi. Mwisho. Hatimaye, ni lazima kwa namna fulani kukamata mipira. Kila kiwavi huisha na mshiko. Zinahitajika ili tusitafute mipira kila mahali baada ya kila hatua ya mchezo. Tutafanya kukamata kutoka kwa kipande cha bomba 50 mm. Kwa upande mmoja, kata bomba kwa pembeni ili kuunda ukuta mrefu ambao mpira utagonga ili kukamilisha njia. Katika mwisho mwingine wa bomba, kata slot ambayo tutaweka sahani ya valve. Sahani haitaruhusu mpira kuanguka nje ya udhibiti mahali popote. Kwa upande mwingine, mara tu tunapochomoa sahani, mpira yenyewe utaanguka mikononi mwetu.
Ufungaji wa kifaa. Katika kona ya juu ya kulia ya ubao, mwanzoni mwa alama za nyimbo zote, gundi kizuizi chetu cha mbao ambacho tuliunganisha zilizopo kwenye msingi. Gundi zilizopo na gundi ya moto kwenye ubao kulingana na mistari iliyochorwa. Njia ya cycloidal iliyo mbali zaidi kutoka kwa uso wa slab inasaidiwa kwa urefu wake wa wastani na block ya mbao 35 mm juu.
Gundi sahani za shimo kwenye kizuizi cha juu cha msaada ili ziingie kwenye mashimo kwenye kizuizi cha mbao bila makosa. Tunaingiza lever ndani ya shimo la sahani ya kati na moja kwenye casing ya mashine ya kuanzia. Tunaingiza mwisho wa lever ndani ya gari na sasa tunaweza kuweka alama mahali ambapo gari linapaswa kushikamana na ubao. Utaratibu lazima ufanye kazi kwa njia ambayo wakati lever imegeuka upande wa kushoto, mashimo yote yanafunguliwa. Weka alama kwenye eneo lililopatikana na penseli na hatimaye gundi msaada na gundi ya moto.
Furahisha. Tunapachika wimbo wa mbio na wakati huo huo kifaa cha kisayansi kwenye ukuta. Mipira ya uzito sawa na kipenyo huwekwa katika maeneo yao ya kuanzia. Pindua kichochezi upande wa kushoto na mipira itaanza kusonga kwa wakati mmoja. Je, tulifikiri kwamba mpira wa kasi zaidi kwenye mstari wa kumalizia ungekuwa ule kwenye wimbo mfupi zaidi wa 500mm? Intuition yetu ilitushinda. Hapa si hivyo. Yeye ni wa tatu kwenye mstari wa kumaliza. Kwa kushangaza, ni kweli.
Mpira wa haraka sana ni ule unaosonga kwenye njia ya cycloidal, ingawa njia yake ni milimita 550, na nyingine ni ile inayosonga kwenye sehemu ya duara. Ilikuwaje wakati wa kuanzia mipira yote ilikuwa na kasi sawa? Kwa mipira yote, tofauti sawa ya nishati ilibadilishwa kuwa nishati ya kinetic. Sayansi itatuambia tofauti ya nyakati za kumaliza inatoka wapi.
Anaelezea tabia hii ya mipira kwa sababu za nguvu. Mipira iko chini ya nguvu fulani, inayoitwa nguvu za majibu, kaimu kwenye mipira kutoka upande wa nyimbo. Sehemu ya usawa ya nguvu ya mmenyuko ni, kwa wastani, kubwa zaidi kwa cycloid. Pia husababisha uharakishaji mkubwa wa wastani wa usawa wa mpira huo. Ni ukweli wa kisayansi kwamba kati ya curve zote zinazounganisha pointi mbili za jasho la mvuto, wakati wa kuanguka kwa cycloid ni mfupi zaidi. Unaweza kujadili swali hili la kuvutia katika mojawapo ya masomo ya fizikia. Labda hii itaweka kando moja ya kurasa za kutisha.
