عادةً ما يكون من السهل تذكر القوانين الأساسية للفيزياء، المعروفة في المدرسة. لكن
بالطبع ، قم بإعادة إنتاج قوانين نيوتن بنفسكليس مطلوبًا كل يوم: تحتاج إلى شرحها لطفلك ، وتريد اختبار معرفتك في الفيزياء ، أو "تشغيل" شيء ملموس ، وليس النماذج الرقمية ، أو تذكر شيء نسيته منذ فترة طويلة من أيام المدرسة. لا توجد مرافق معملية مطلوبة لهذا الغرض. ويمكنك أن تفعل مع الموديلات التي تتكون فقط من الأربطة الخشبية والمطاطية. يوفر صانعو UGEARS هذه الفرصة. الشيء الرئيسي هو مراقبة دقة التجميع ، بغض النظر عن القوانين الأساسية للفيزياء ، لكي تعمل ، هناك حاجة أيضًا إلى شروط معينة. سنخبرك ما هي شرائع العلوم الطبيعية التي يمكن التحقق منها على النماذج الخشبية وما هو مطلوب لذلك.
مونويل. التوازن الميكانيكي
أصبحت الدراجة الأحادية الكهربائية اليوم هي نفسها تقريبًاشكل شائع من وسائل النقل الحضري ، مثل لوح التزلج أو السكوتر الكهربائي أو الدراجة. ما يدفعه عشاق السرعة - دراجة أحادية كهربائية ذاتية التوازن - هي مجرد تعديل حديث للدراجة الأحادية ، التي كانت منتشرة في أواخر القرن التاسع عشر - أوائل القرن العشرين. عندها فقط ، بدلاً من المحرك الكهربائي ، استخدموا قوة عضلات الإنسان ، كما في حالة الدراجة. ولكن لتحقيق التوازن ، بدلاً من المستشعرات والجيروسكوبات ومقاييس التسارع ، كانت هناك حاجة إلى المواهب والمهارة والخبرة فقط.
يعتمد جهاز الدراجة الهوائية الأحادية العجلة على المبدأالتوازن الميكانيكي ، وهو أمر مهم للمحافظة عليه أثناء الحركة. تستطيع الدراجة الأحادية أن تحافظ على وضع مستقيم طالما أن العجلة مثبتة أسفل مركز الكتلة (كما هو مبين في نظرية البندول المقلوب). والموقف المطلوب ، كما ذكرنا سابقًا ، يحدده الفارس. في الواقع ، على الدراجة الهوائية الأحادية ، يقوم الشخص ، الذي يستشعر لا شعوريًا بمكان سقوط سيارته ، بتعويض السقوط بتحريك العجلة إلى النقطة التي تحته ، حيث يوجد مركز الكتلة. من المهم القيام بذلك حتى تسقط الدراجة الأحادية.
يحدد تسارع الدراجة الأحادية المسافة منمركز الثقل إلى نقطة التلامس ، وسرعة واتجاه دوران العجلة - الموضع النسبي لرقعة التلامس ، ومعها طبيعة ديناميات التسارع. لذلك ، من أجل التسريع ، يجب على الفارس أن يحول مركز الثقل للأمام ، وإذا تباطأ ، يجب أن يحول إلى الخلف. ولبدء الحركة ، تحتاج في الواقع إلى "السقوط" - فقط إمالة الجسم ، وحركة الذراعين أو الوركين ، لإعطاء الدراجة الأحادية التسارع.
UGEARS لإثبات مبادئ الميكانيكا هذههناك دراجة أحادية ذاتية الدفع. يتكون النموذج الخشبي من 300 جزء، ويتم تشغيله بواسطة محرك مطاطي، والذي بفضل التوازن (لا يتطلب الأمر موهبة متسابق هنا)، يسمح للعجلة بعدم السقوط. عندما تنفد طاقة المحرك المطاطي، تتم إزالة الأرجل المرتبطة بالعجلة، وتبدأ في الدوران مثل عجلة بسيطة وفي النهاية تنقلب بشكل جميل. إذا قمت بتثبيت الأرجل، فسوف تستمر أيضًا في التحرك، ولكن مثل عجلة التوازن.
الكرونومتر. البندول ومبدأ الساعات الميكانيكية
لأول مرة ، بدأ الإنسان في قياس استخدام الوقتالساعات الميكانيكية في القرن الثامن في الصين ، حيث جاءت تقنية ميزان السائل لأول مرة إلى العالم العربي ، ثم جاءت في شكل مختلف قليلاً عن أوروبا الغربية. هناك ، كان للساعات الميكانيكية عقرب ساعة فقط ، وتم تشغيلها عن طريق لف آلية الجرس. أصبحت الساعة مركزًا للحياة البشرية - تم تثبيتها على أبراج قاعة المدينة الرئيسية في المدن ، واحتفلوا ليس فقط بالظهيرة أو منتصف الليل ، ولكن أيضًا بأعياد الكنيسة.
بالإضافة إلى الاتصال الهاتفي المألوف لدى الجميع،تتكون الساعة الميكانيكية من مصدر للطاقة (قد يكون وزنًا أو زنبركًا)، وآلية ميزان تحول الدوران المستمر إلى حركة تذبذبية أو ترددية، ومنظمًا - يمكن أن يكون بندولًا أو ميزانًا. عادة ما يتم توصيل آلية الزناد والمحرك بواسطة نظام التروس.
بالطبع ، الساعات الميكانيكية ليست دقيقة"أحفاد" إلكترونية أو كوارتز. يمكن أن يتراوح الخطأ من +40 إلى -20 ثانية في اليوم. واليوم تستخدم الساعات الميكانيكية بشكل أساسي للحفاظ على التقاليد.
تعتمد الساعة الميكانيكية على نظاميسمى البندول من قبل علماء الفيزياء. هذا نظام ميكانيكي ينفذ اهتزازات ميكانيكية أثناء تعليقه في مجال الجاذبية. في عملية التذبذب ، تتحول الطاقة الحركية للبندول إلى طاقة كامنة (هذه هي طاقة قوة المرونة والجاذبية) والعكس صحيح. وتقوم قوى الاحتكاك بتحويل هذه الطاقة الحركية تدريجيًا إلى حرارة ، مما يؤدي إلى تناقص سعة التذبذب تدريجيًا.
كيف تحقق من هذا الميكانيكيةالنظام ، وكذلك إنشاء الكرونومتر الخاص بك ، يمكنك ومن الخشب. سيعمل المحرك المطاطي مرة أخرى كمصدر للطاقة لمثل هذا الجهاز ، ومن أجل بدء تشغيل الكرونومتر لفترة معينة (في هذه الحالة ، يعمل المؤقت في فترة تصل إلى 20 دقيقة) ، يكفي تحريك عقرب الاتصال بمقدار معين. بالطبع ، عليك أولاً أن تصبح صانع ساعات وتجمع آلية تروس مفتوحة. في هذه الحالة ، تعد الدقة أكثر أهمية من أي وقت مضى.
نوع من القطارات. عزم الدوران ، وتحويل طاقة التوتر الكامنة إلى عمل ميكانيكي
أشعر وكأنك فيدور بيروتسكي ،مخترع أول ترام كهربائي في روسيا ، هذا ممكن بمساعدة النموذج. لكن أولاً ، من الأفضل أن نفهم كيف يتم تشغيل الترام بالفعل. كان سلف النقل الكهربائي عبارة عن عربة بسيطة تجرها الخيول ، حيث يتم جر عربة مع الركاب على طول القضبان بواسطة الخيول. مع بداية العصر الكهربائي ، يتم تشغيل المحركات.
في الترام الحديث ، الأكثر استخدامًامحركات الجر DC ، لأن هذا هو التيار الذي يستهلكه نظام الترام. لكن الإلكترونيات تسمح بتحويل التيار المباشر إلى تيار متردد ، مما يعني أنه يمكن أيضًا استخدام محركات التيار المتردد في تجهيز الترام. علاوة على ذلك ، على عكس محركات التيار المستمر ، لا تحتوي على مجموعة فرشاة مجمعة تصبح بسرعة غير قابلة للاستخدام. هو الذي يحتاج باستمرار إلى الإصلاح والصيانة.
لنقل الطاقة من المحرك إلى محور مجموعة العجلات ، تم تجهيز السيارات بتروس تخفيض كاردان ، والتي تتكون من علبة تروس ميكانيكية وعمود كاردان ، على التوالي.
لبناء علبة التروس الخاصة بك ، تحتاجلا تبذل الكثير من الجهد إذا تم إجراء الحسابات لك بالفعل. تعتمد هذه الآلية على وظيفة التخفيض - تقليل الجهد المطلوب لقيادة جهاز يحول الطاقة المرسلة إلى عمل مفيد. أسهل طريقة للقيام بذلك هي زوج من التروس الأسطوانية المترابطة بأقطار مختلفة: ترس القيادة هو الأصغر.
في نموذج خشبي لخط التراملا حاجة للكهرباء. بالإضافة إلى حقيقة أن الاتصال لا يتطلب حتى الغراء، وجميع المواد مصنوعة من الخشب، يتم استخدام نفس المحرك المطاطي كمصدر للطاقة، والذي يجب أن يتم لفه - وفقًا لمبدأ شد الزنبرك. يحدث تحويل الطاقة إلى طاقة دورانية، تمامًا كما هو الحال في الترام الحقيقي، بسبب محرك التروس. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للترام أن يتحرك ببساطة بسبب الفرق في الارتفاع، ثم يحدث مرة أخرى تحويل الطاقة المحتملة إلى طاقة حركية.
محرك هوائي. تحويل طاقة الضغط إلى عمل ميكانيكي
تم اختراع محرك الهواء منذ فترة طويلة ،عمليا تحقيق الحلم القديم للبشرية: الحصول على الطاقة من الهواء. شيء آخر هو أنه يجب أولاً ضغط هذا الهواء ، والذي ، بالطبع ، يتطلب أيضًا طاقة كبيرة. وبالطبع ، فإن استخدام المحركات الهوائية والمحركات يوسع بشكل كبير نطاق الأجهزة المختلفة عندما تكون هناك حاجة إلى زيادة السلامة واستخدام الكهرباء أو المواد القابلة للاشتعال غير ممكن.
ومثل هذا المبدأ الفيزيائي يمكن أن يكون له تطبيقاتيكون جمعا كبيرا. تم هزيمتهم جميعًا تقريبًا بالكهرباء. ومع ذلك، يتذكر التاريخ كلاً من البريد الهوائي وحتى السكك الحديدية الهوائية. في عام 1861، تم بناء أول قاطرة في التاريخ بمحرك هوائي في سانت بطرسبرغ. تم تسميته على اسم خالقه - روح بارانوفسكي.
الغريب أنه يمكن تجميع محرك الهواء ومصنوع من الخشب. علاوة على ذلك ، يكاد يكون التناظرية كاملة للحاضر ، بما في ذلك مقياس سرعة الدوران. لبدء تشغيل المحرك ، بالطبع ، الهواء مطلوب. من أجل عدم الانحراف عن النموذج - الخشب والمطاط فقط ، يقترح مبتكرو المصمم استخدام بالون عادي يمكن نفخه وتوصيله بالمحرك باستخدام فوهات خاصة وجرس. في هذه الحالة ، سيدفع الهواء مكابس الجهاز الهوائي ويولد طاقة حركية.
اركباليستا. تحويل طاقة التوتر إلى طاقة طيران
تم استخدام أسلحة الرمي من قبل البشرمنذ زمن بعيد - في العالم القديم والعصور الوسطى. ومع ذلك ، يمكنك حتى اليوم العثور على أسلحة مماثلة ، لا سيما في الألعاب الرياضية ، حيث يتم استخدام الأقواس والنشاب. يعتمد تشغيل هذه الأسلحة على تحويل الجهود العضلية البشرية إلى طاقة طيران. لجعل هذه الطاقة أعلى ، من الممكن تجميع الطاقة الكامنة باستخدام عناصر مرنة أو ثقل موازن. في القوس أو القوس ، هذا خيط.
نسخة متضخمة من القوس والنشاب - arcballista- استخدم كسلاح حصار في الاستيلاء على المدن والحصون. تم ربط القوس ، الذي يبلغ طوله 3.5 متر ، بصندوق خشبي ضخم على إطار عربة خشبية ، يقع على عجلتين بقطر كبير. تم سحب الوتر من قبل المدفعية باستخدام بوابة مثبتة على الإطار. اليوم ، بالطبع ، توجد هذه الأجهزة فقط في ألعاب الكمبيوتر. صحيح ، لقد تم وضع أسس المدفعية في ذلك الوقت.
مركبة عسكرية كلاسيكية على شكل نموذج خشبيمن غير المحتمل أن تكون قادرًا على الاستيلاء على قلعة حقيقية ، ولكنها ستنجح في لعب لعبة كمبيوتر "تمثيلية". يتكون النموذج من جزأين: وحدة إطلاق نار وقاعدة ذات دعامات قابلة للتعديل ، مما يثبت الهيكل أثناء إطلاق النار. ومثل هذا arcballista يطلق النار بمسامير خشبية. إذا كنت ترغب ، بالطبع ، يمكنك البدء بشيء آخر. من المهم أن تتذكر ، مثل أي رجل مدفعي ، أنه من أجل الضربة المختصة تحتاج إلى ضبط الزاوية بشكل صحيح عموديًا وأفقيًا ، وليس فقط تنشيط الزناد.
يمكن أن تكون حقيقة أن الألعاب الخشبية قديمة بسهولةدحضه بإظهار أحد هذه النماذج. وإذا تحدثت أيضًا عن قوانين الفيزياء التي تحرّكها ، واشتق بعض الصيغ ورسمت اتجاه متجهات القوة المشاركة في إنشاء أنواع مختلفة من الطاقات ، فلن تشير كلمة "المصمم" نفسها إلى النماذج ، بل إلى أصحابها.
إذا قررت شراء أي منالمنشئين ، استخدم الرمز الترويجي HIGHTECH ، يمنحك خصم 20 ٪. يوجد الآن في كتالوج UGEARS 73 طرازًا ، بما في ذلك خزنة حقيقية قابلة للقفل ، وسيارة رياضية ودراجة ، ومسدس ، وصندوق به سر ، وقاطرة كبيرة مع عطاء.
اقرأ أيضا
تم العثور على أقدم وأبعد مجرة في الكون
تم العثور على 20 نوعًا جديدًا من الحيوانات والنباتات في جبال الأنديز
اكتشف العلماء مكان اختفاء العمالقة الحمراء من مركز مجرة درب التبانة