Основните закони на физиката, познати от училище, обикновено са лесни за запомняне. Но
Разбира се, възпроизвеждайте сами законите на Нютонне се изисква всеки ден: трябва да ги обяснявате на детето си, искате да тествате знанията си по физика, да „играете“ нещо материално, а не цифрови модели или да запомните нещо отдавна забравено от училищните дни. За това не се изискват лабораторни съоръжения. И можете да правите само с модели, състоящи се от дърво и ластици. Конструкторите UGEARS предоставят тази възможност. Основното е да се спазва точността на сглобката, без значение какви са основните закони на физиката, за да работят те, също са необходими определени условия. Ще ви разкажем какви природни канони могат да бъдат проверени на дървени модели и какво е необходимо за това.
Monowheel. Механичен баланс
Днес електрическият едноколесен велосипед е станал почти същиятпопулярна форма на градски транспорт, като ховърборд, електрически скутер или велосипед. Това, което шофират любителите на скоростта - електрически самобалансиращ се едноколесен велосипед - е просто модерна модификация на едноколесния велосипед, която беше широко разпространена в края на 19 - началото на 20 век. Едва тогава, вместо електрически мотор, те използваха силата на човешката мускулатура, както в случая с велосипед. Но за баланс, вместо сензори, жироскопи и акселерометри, бяха необходими само таланти, сръчност и опит.
Устройството за едноколесен велосипед се основава на принципамеханичен баланс, който е важно да се поддържа по време на движение. Моноциклетът е в състояние да поддържа вертикално положение, докато колелото се държи под центъра на масата (както е посочено от теорията за обърнатото махало). И желаната позиция, както вече споменахме, се задава от ездача. Всъщност на едноколесно мотоциклет човекът, подсъзнателно усещайки къде пада неговото превозно средство, компенсира падането, като премества колелото до точката под него, където е центърът на масата. Важно е да правите това, докато едноциклетът падне.
Ускорението на едноколесното колело определя разстоянието от негоцентъра на тежестта до точката на контакт, а скоростта и посоката на въртене на колелото - относителното положение на контактния участък, а заедно с това и характера на динамиката на ускорението. Следователно, за да ускори, ездачът трябва да измести центъра на тежестта напред, а ако се забави, назад. И за да започнете да се движите, всъщност трябва да „паднете“ - просто накланяне на тялото, движение на ръцете или бедрата, за да придадете на едноколесното ускорение ускорение.
UGEARS, за да демонстрира тези принципи на механикатаима самоходна моноколка. Дървеният модел се състои от 300 части и се задвижва от гумен мотор, който благодарение на балансирането (тук не се изисква талант на ездач) позволява колелото да не падне. Когато енергията на гумения мотор се изчерпи, краката, прикрепени към колелото, се отстраняват и то започва да се върти като обикновено колело и накрая просто се обръща красиво. Ако фиксирате краката, то също ще продължи да се движи, но като колело за балансиране.
Хронометър. Махалото и принципът на механичните часовници
За първи път човекът започна да измерва времето, използвайкимеханични часовници през 8-ми век в Китай, откъдето технологията на механизма за изтичане на течности първо дойде в арабския свят, а след това дойде в малко по-различна форма в Западна Европа. Там механичните часовници имаха само час стрелка и бяха пуснати в движение чрез навиване на механизъм за гири. Часовникът се превърна в център на човешкия живот - те бяха инсталирани на главните кули на кметството на градовете, празнуваха не само обяд или полунощ, но и църковни празници.
В допълнение към познатия на всички циферблат,Механичният часовник се състои от източник на енергия (това може да бъде или тежест, или пружина), механизъм за освобождаване, който превръща непрекъснатото въртене в колебателно или възвратно-постъпателно движение, и регулатор - може да бъде махало или баланс. Задействащият механизъм и двигателят обикновено са свързани чрез система от зъбни колела.
Разбира се, механичните часовници не са толкова точникато техните електронни или кварцови „потомци“. Грешката може да варира от +40 до –20 секунди на ден. И днес именно механичните часовници се използват главно за поддържане на традициите.
Механичният часовник се основава на система, коятонаречено махало от физиците. Това е механична система, която извършва механични вибрации, докато е окачена в гравитационно поле. В процеса на трептене кинетичната енергия на махалото се превръща в потенциал (това е енергията на силата на еластичност и гравитация) и обратно. И силите на триене постепенно превръщат тази кинетична енергия в топлина, поради което амплитудата на трептенето постепенно намалява.
Проверете как такъв механиченсистема, както и да създадете свой собствен хронометър, можете и от дърво. Гуменият двигател отново ще действа като източник на енергия за такова устройство и за да стартирате хронометъра за определено време (в този случай таймерът работи в интервала до 20 минути), е достатъчно да преместите стрелката за набиране с определено количество. Разбира се, първо трябва да станете часовникар и да сглобите механизъм с отворена предавка. В този случай точността е по-важна от всякога.
Трамвай. Въртящ момент, трансформиране на потенциалната енергия на опън в механична работа
Почувствайте се като Федор Пиротски,изобретателят на първия електрически трамвай в Русия, е възможно с помощта на модела. Но първо е по-добре да разберете как всъщност се задвижва трамвая. Прародителят на електрическия транспорт е обикновен конски трамвай, където карета с пътници се влачи по релсите от коне. С настъпването на електрическата ера двигателите се задвижват.
В съвременните трамваи най-често използванитеДвигатели с постоянен ток, тъй като това е токът, консумиран от трамвайната система. Но електрониката позволява преобразуване на постоянен ток в променлив, което означава, че двигателите с променлив ток могат да се използват и за оборудване на трамваи. Освен това, за разлика от двигателите с постоянен ток, те нямат колектор-четка, която бързо се влошава. Той е този, който постоянно се нуждае от ремонт и поддръжка.
За да прехвърлят енергия от двигателя към оста на колесната система, автомобилите са оборудвани с редуктор на кардан, който се състои съответно от механична скоростна кутия и кардан.
За да създадете своя собствена скоростна кутия, имате нуждане много усилия, ако изчисленията вече са направени за вас. Този механизъм се основава на функцията за намаляване - намаляване на усилието, необходимо за задвижване на устройство, което преобразува предадената мощност в полезна работа. Най-лесният начин да направите това е двойка взаимосвързани цилиндрични зъбни колела с различен диаметър: задвижващата предавка е по-малката.
В дървен модел на трамвайна линияняма нужда от електричество. В допълнение към факта, че връзката дори не изисква лепило и всички материали са направени от дърво, като източник на енергия се използва същият гумен двигател, който трябва да се навие - според принципа на опъване на пружина. Преобразуването на енергията в енергия на въртене, точно както в истински трамвай, става благодарение на зъбно предаване. Освен това трамваят може да се движи просто поради разликата във височините, след което отново се получава преобразуване на потенциалната енергия в кинетична енергия.
Пневматичен мотор. Преобразуване на енергията на компресия в механична работа
Въздушният мотор е изобретен отдавна,практически изпълняваща старата мечта на човечеството: да получава енергия от въздуха. Друго нещо е, че първо този въздух трябва да бъде компресиран, което, разбира се, също изисква значителна енергия. Разбира се, използването на пневматични двигатели и задвижвания значително разширява обхвата на различни устройства, когато се изисква повишена безопасност и не е възможно използването на електричество или горими вещества.
И такъв физически принцип може да има приложениябъдете голямо множество. Почти всички бяха победени от електричество. Историята обаче помни и пневматичната поща, и дори пневматичната железница. През 1861 г. в Санкт Петербург е построен първият в историята локомотив с пневматично задвижване. Той е кръстен на своя създател - духът на Барановски.
Колкото и да е странно, въздушният двигател може да бъде сглобен инаправено от дърво. Нещо повече, почти пълен аналог на настоящето, включително оборотомер. За стартиране на двигателя, разбира се, е необходим въздух. За да не се отклоняват от парадигмата - само дърво и каучук, създателите на дизайнера предлагат да се използва обикновен балон, който може да се надува и свързва към двигателя с помощта на специални дюзи и камбана. В този случай въздухът ще задейства буталата на пневматичното устройство и ще създаде кинетична енергия.
Аркбалиста. Преобразуване на енергията на напрежението в енергия на полета
Хвърлящите оръжия са били използвани от хоратадоста отдавна - в Древния свят и Средновековието. Въпреки това и днес можете да намерите подобни оръжия, особено в спорта, където се използват лъкове и арбалети. Действието на такива оръжия се основава на превръщането на човешките мускулни усилия в енергията на полета. За да направите тази енергия по-висока, е възможно да се натрупва потенциална енергия с помощта на еластични елементи или противотежест. В лък или арбалет това е струна.
Хипертрофирана версия на арбалета - arcballista- е бил използван като обсадно оръжие при превземането на градове и крепости. Носът, чиято дължина достига 3,5 м, беше прикрепен към масивна дървена кутия върху дървена рамка на карета, разположена на две колела с голям диаметър. Тетивата е била изтеглена от артилериста с помощта на порта, монтирана на рамката. Днес, разбира се, такива устройства се срещат само в компютърни игри. Вярно, основите на артилерията бяха поставени точно тогава.
Класическо военно превозно средство под формата на дървен моделе малко вероятно да успее да улови истински замък, но ще бъде възможно да се играе "аналогова" компютърна игра. Моделът се състои от две части: блок за изпичане и основа с регулируеми опори, той стабилизира конструкцията по време на стрелба. И такава аркалиста стреля с дървени болтове. Ако желаете, разбира се, можете да стартирате нещо друго. Важно е да запомните, както всеки артилерист, че за компетентен удар трябва правилно да зададете ъгъла вертикално и хоризонтално, а не само да активирате спусъка.
Фактът, че дървените играчки са остарели може да бъде лесноопровергайте, като покажете един от тези модели. И ако говорите и за законите на физиката, които ги привеждат в движение, извеждате няколко формули и начертавате посоката на векторите на силата, участващи в създаването на различни видове енергии, тогава самата дума „дизайнер“ вече няма да се отнася до модели, а до техните собственици.
Ако решите да закупите един отконструктори, използвайте промоционалния код HIGHTECH, той дава 20% отстъпка. Сега в каталога на UGEARS има 73 модела, включително наистина заключващ се сейф, спортна кола и велосипед, пистолет, кутия с тайна, голям локомотив с търг.
Прочетете също
Открита е най-отдалечената и най-старата галактика във Вселената
20 нови вида животни и растения, открити в Андите
Учените са открили къде червените гиганти са изчезнали от центъра на Млечния път