Fysikkens grundlæggende love, kendt fra skolen, er normalt nemme at huske. Men
Reproducer selvfølgelig Newtons love selvdet er ikke nødvendigt hver dag: du skal forklare dem for dit barn, du vil teste din viden inden for fysik, "spille" noget håndgribeligt, ikke digitale modeller, eller huske noget, der er længe glemt fra skoledagen. Der kræves ingen laboratoriefaciliteter til dette. Og du kan kun gøre med modeller, der består af træ og elastikker. UGEARS-konstruktørerne giver denne mulighed. Det vigtigste er at observere nøjagtigheden af forsamlingen, uanset fysikens grundlæggende love, for at de fungerer, er visse betingelser også nødvendige. Vi fortæller dig, hvilke naturvidenskabelige kanoner der kan kontrolleres på træmodeller, og hvad der er nødvendigt for dette.
Monowheel. Mekanisk balance
Den elektriske unicykel i dag er næsten blevet den sammeen populær form for bytransport, som svævebræt, elektrisk scooter eller cykel. Hvad hastighedselskere kører - en elektrisk selvbalancerende enhjuling - er bare en moderne ændring af enhjulingen, som var udbredt i slutningen af det 19. - begyndelsen af det 20. århundrede. Først da, i stedet for en elektrisk motor, brugte de menneskelig muskelstyrke, som det var tilfældet med en cykel. Men for balance var der kun talenter, fingerfærdighed og erfaring i stedet for sensorer, gyroskoper og accelerometre.
Enhjulet enhed er baseret på princippetmekanisk balance, som det er vigtigt at opretholde under bevægelse. Enhjulingen er i stand til at opretholde en opretstående position, så længe hjulet holdes under centrum af massen (som angivet af teorien om et omvendt pendul). Og den ønskede position, som allerede nævnt, indstilles af rytteren. Faktisk på en unicykel er det personen, der ubevidst mærker, hvor hans køretøj falder, kompenserer for faldet ved at bevæge hjulet til det punkt under ham, hvor centrum af massen er. Det er vigtigt at gøre dette, indtil enhjulingen falder.
Encykelens acceleration bestemmer afstanden fratyngdepunktet til kontaktpunktet og hjulets omdrejningshastighed - kontaktfladens relative position og dermed arten af accelerationsdynamikken. Derfor, for at accelerere, skal rytteren skifte tyngdepunktet fremad, og hvis det sænkes, baglæns. Og for at begynde at bevæge dig, er du faktisk nødt til at "falde" - bare en vipning af kroppen, bevægelse af arme eller hofter for at give enhjulet acceleration.
UGEARS for at demonstrere disse mekanikprincipperder er en selvkørende ethjulet cykel. Træmodellen består af 300 dele, og den drives af en gummimotor, som takket være balancering (her kræves intet ryttertalent) tillader, at hjulet ikke falder. Når energien i gummimotoren løber tør, fjernes benene, der er fastgjort til hjulet, og det begynder at rotere som et simpelt hjul og drejer til sidst bare smukt. Hvis du fikser benene, vil den også fortsætte med at bevæge sig, men som et balancehjul.
Kronometer. Pendulet og princippet om mekaniske ure
For første gang begyndte mennesket at måle tiden ved hjælp afmekaniske ure i det 8. århundrede i Kina, hvorfra teknologien til flydende flugtmekanisme først kom til den arabiske verden og derefter kom i en lidt anden form til Vesteuropa. Der havde mekaniske ure kun en times hånd og blev sat i bevægelse ved at vinde en kettlebell-mekanisme. Uret blev centrum for menneskelivet - de blev installeret på byens vigtigste rådhustårne, de fejrede ikke kun middag eller midnat, men også kirkeferie.
Ud over den urskive, som alle kender,Et mekanisk ur består af en energikilde (dette kan være enten en vægt eller en fjeder), en flugtmekanisme, der forvandler kontinuerlig rotation til en oscillerende eller frem- og tilbagegående bevægelse, og en regulator - det kan være et pendul eller en balance. Udløsermekanismen og motoren er normalt forbundet med et system af gear.
Selvfølgelig er mekaniske ure ikke så nøjagtigesom deres elektroniske eller kvarts "efterkommere". Fejlen kan variere fra +40 til -20 sekunder pr. Dag. Og i dag er det mekaniske ure, der primært bruges til at opretholde traditioner.
Et mekanisk ur er baseret på et system, derkaldes et pendul af fysikere. Dette er et mekanisk system, der udfører mekaniske vibrationer, mens det er ophængt i et tyngdekraftsfelt. I oscillationsprocessen bliver pendulets kinetiske energi til potentiel energi (dette er energien af elasticitet og tyngdekraft) og omvendt. Og friktionskræfterne konverterer gradvist denne kinetiske energi til varme, på grund af hvilken svingningens amplitude gradvist falder.
Kontroller, hvordan en sådan mekanisksystem, samt oprette dit eget kronometer, du kan og fra træ. Gummimotoren fungerer igen som en energikilde for en sådan enhed, og for at starte kronometeret i et bestemt tidsrum (i dette tilfælde fungerer timeren i intervallet op til 20 minutter), er det nok at bevæge drejeknappen med en vis mængde. Selvfølgelig skal du først blive urmager og samle en åben gearmekanisme. I dette tilfælde er nøjagtighed vigtigere end nogensinde.
Sporvogn. Moment, transformation af potentiel spændingsenergi til mekanisk arbejde
Føles som Fedor Pirotsky,opfinderen af den første elektriske sporvogn i Rusland, det er muligt ved hjælp af modellen. Men først er det bedre at forstå, hvordan trikken faktisk sættes i gang. Forfader til elektrisk transport var en simpel hestevogn, hvor en vogn med passagerer blev trukket langs skinnerne af heste. Med begyndelsen af den elektriske æra køres motorer.
I moderne sporvogne, den mest anvendteDC-traktionsmotorer, da dette er den strøm, der forbruges af sporvognssystemet. Men elektronik tillader konvertering af jævnstrøm til vekselstrøm, hvilket betyder, at vekselstrømsmotorer også kan bruges til at udstyre sporvogne. Desuden har de i modsætning til jævnstrømsmotorer ikke en kollektorbørsteenhed, der hurtigt forringes. Det er han, der konstant har brug for reparation og vedligeholdelse.
For at overføre energi fra motoren til hjulsættets aksel er bilerne udstyret med et kardanreduktionsgear, der henholdsvis består af en mekanisk gearkasse og en kardanaksel.
Du har brug for at bygge din egen gearkasseikke meget arbejde, hvis beregningerne allerede er gjort for dig. Denne mekanisme er baseret på reduktionsfunktionen - reducerer den krævede indsats for at drive en enhed, der konverterer den transmitterede strøm til nyttigt arbejde. Den nemmeste måde at gøre dette på er et par sammenkoblede cylindriske tandhjul med forskellige diametre: drivgearet er det, der har den mindste størrelse.
I en træmodel af en sporvognslinjeingen elektricitet nødvendig. Ud over at forbindelsen ikke engang kræver lim, og alle materialer er lavet af træ, bruges den samme gummimotor som energikilde, som skal opvikles - efter princippet om at spænde en fjeder. Omdannelsen af energi til rotationsenergi sker ligesom i en rigtig sporvogn på grund af et geardrev. Derudover kan sporvognen bevæge sig blot på grund af højdeforskellen, så sker der igen omdannelsen af potentiel energi til kinetisk energi.
Pneumatisk motor. Konvertering af kompressionsenergi til mekanisk arbejde
Luftmotoren blev opfundet for længe siden,praktisk at opfylde menneskehedens gamle drøm: at modtage energi fra luften. En anden ting er, at først denne luft skal komprimeres, hvilket naturligvis også kræver betydelig energi. Naturligvis udvider anvendelsen af pneumatiske motorer og drev i vid udstrækning rækkevidden af forskellige enheder, når der kræves øget sikkerhed, og brugen af elektricitet eller brændbare stoffer ikke er mulig.
Og sådan et fysisk princip kan have anvendelservære en stor skare. Næsten alle af dem blev besejret af elektricitet. Historien husker dog både pneumatisk post og endda den pneumatiske jernbane. I 1861 blev historiens første lokomotiv med pneumatisk drev bygget i St. Petersborg. Det blev opkaldt efter dets skaber - Baranovskys ånd.
Mærkeligt nok kan luftmotoren samles oglavet af træ. Desuden næsten en komplet analog af nutiden, inklusive et omdrejningstæller. For at starte motoren er der selvfølgelig behov for luft. For ikke at afvige fra paradigmet - kun træ og gummi, foreslår designernes skabere at bruge en almindelig ballon, som kan pustes op og forbindes til motoren ved hjælp af specielle dyser og en klokke. I dette tilfælde vil luften sætte stemplerne i den pneumatiske anordning i bevægelse og skabe kinetisk energi.
Arcballista. Konvertering af spændingsenergi til flygenergi
Kastevåben blev brugt af menneskeri lang tid - i den antikke verden og middelalderen. Men selv i dag kan du finde lignende våben, især inden for sport, hvor buer og armbuer bruges. Driften af sådanne våben er baseret på transformation af menneskelig muskuløs indsats til flyveenergi. For at gøre denne energi højere er det muligt at akkumulere potentiel energi ved hjælp af elastiske elementer eller en modvægt. I en bue eller armbrøst er dette en streng.
Hypertrofieret version af armbrøst - arcballista- blev brugt som belejringsvåben til erobring af byer og fæstninger. Buen, hvis længde nåede 3,5 m, var fastgjort til en massiv trækasse på en trævognramme, der ligger på to hjul med stor diameter. Buestrengen blev trukket af artilleristen ved hjælp af en port monteret på rammen. I dag findes sådanne enheder naturligvis kun i computerspil. Sandt nok blev grundlaget for artilleri lige netop den gang.
Klassisk militærkøretøj i form af en træmodeler usandsynligt at være i stand til at fange et rigtigt slot, men det vil være muligt at spille et "analogt" computerspil. Modellen består af to dele: en fyringsenhed og en base med justerbare understøtninger, som stabiliserer strukturen under affyringen. Og sådan en arcballista skyder med træbolte. Hvis det ønskes, kan du selvfølgelig starte noget andet. Det er vigtigt at huske, som enhver artillerist, at for en kompetent strejke skal du korrekt indstille vinklen lodret og vandret og ikke bare aktivere udløseren.
Det faktum, at trælegetøj er forældet, kan let væretilbagevise ved at vise en af disse modeller. Og hvis du også taler om fysikens love, der sætter dem i bevægelse, udleder et par formler og tegner retning af de kraftvektorer, der er involveret i skabelsen af forskellige typer energier, så vil ordet "designer" selv ikke længere henvise til modeller, men til deres ejere.
Hvis du beslutter dig for at købe en afkonstruktører, brug kampagnekoden HIGHTECH, det giver 20% rabat. Nu i UGEARS-kataloget er der 73 modeller, herunder en virkelig låsbar pengeskab, en sportsvogn og en cykel, en pistol, en kasse med en hemmelighed, et stort lokomotiv med et bud.
Læs også
Den fjerneste og ældste galakse i universet er fundet
20 nye arter af dyr og planter findes i Andesbjergene
Forskere har fundet ud af, hvor de røde giganter forsvandt fra midten af Mælkevejen