Οι θεμελιώδεις νόμοι της φυσικής, γνωστοί από το σχολείο, είναι συνήθως εύκολο να θυμηθούν. Αλλά
Φυσικά, αναπαραγάγετε μόνοι σας τους νόμους του ΝεύτωναΔεν απαιτείται καθημερινά: πρέπει να τα εξηγήσετε στο παιδί σας, θέλετε να δοκιμάσετε τις γνώσεις σας στη φυσική, να "παίξετε" κάτι απτό, όχι ψηφιακά μοντέλα ή να θυμάστε κάτι που ξεχάσατε από καιρό από τη σχολική εποχή. Δεν απαιτούνται εργαστηριακές εγκαταστάσεις για αυτό. Και μπορείτε να κάνετε μόνο με μοντέλα που αποτελούνται από ξύλο και λαστιχένιες ταινίες. Οι κατασκευαστές UGEARS παρέχουν αυτήν την ευκαιρία. Το κύριο πράγμα είναι να παρατηρήσουμε την ακρίβεια της συναρμολόγησης, ανεξάρτητα από τους βασικούς νόμους της φυσικής, για να λειτουργήσουν, απαιτούνται επίσης ορισμένες συνθήκες. Θα σας πούμε ποιοι κανόνες φυσικής επιστήμης μπορούν να ελεγχθούν σε ξύλινα μοντέλα και τι απαιτείται για αυτό.
Monowheel. Μηχανική ισορροπία
Το ηλεκτρικό unicycle σήμερα έχει γίνει σχεδόν το ίδιομια δημοφιλής μορφή αστικών μεταφορών, όπως ένα hoverboard, ηλεκτρικό σκούτερ ή ποδήλατο. Αυτό που οδηγούν οι λάτρεις της ταχύτητας - ένα ηλεκτρικό αυτο-εξισορροπημένο unicycle - είναι απλώς μια σύγχρονη τροποποίηση του unicycle, η οποία διαδόθηκε στα τέλη του 19ου - αρχές του 20ού αιώνα. Μόνο τότε, αντί για ηλεκτρικό κινητήρα, χρησιμοποίησαν ανθρώπινη μυϊκή δύναμη, όπως στην περίπτωση ποδηλάτου. Αλλά για ισορροπία, αντί για αισθητήρες, γυροσκόπια και επιταχυνσιόμετρα, χρειάζονταν μόνο ταλέντα, επιδεξιότητα και εμπειρία.
Η συσκευή unicycle βασίζεται στην αρχήμηχανική ισορροπία, η οποία είναι σημαντική για τη διατήρηση κατά την κίνηση. Το unicycle μπορεί να διατηρήσει μια όρθια θέση όσο ο τροχός συγκρατείται κάτω από το κέντρο μάζας (όπως υποδεικνύεται από τη θεωρία ενός ανεστραμμένου εκκρεμούς). Και η επιθυμητή θέση, όπως ήδη αναφέρθηκε, καθορίζεται από τον αναβάτη. Στην πραγματικότητα, σε ένα unicycle, είναι το άτομο, που υποσυνείδητα αισθάνεται πού πέφτει το όχημά του, αντισταθμίζει την πτώση μετακινώντας τον τροχό στο σημείο κάτω από αυτόν όπου βρίσκεται το κέντρο μάζας. Είναι σημαντικό να το κάνετε αυτό έως ότου πέσει το unicycle.
Η επιτάχυνση του unicycle καθορίζει την απόσταση απότο κέντρο βάρους στο σημείο επαφής, και την ταχύτητα και την κατεύθυνση περιστροφής του τροχού - τη σχετική θέση του επιδέσμου επαφής, και μαζί του τη φύση της δυναμικής της επιτάχυνσης. Επομένως, για να επιταχυνθεί, ο αναβάτης πρέπει να μετατοπίσει το κέντρο βάρους προς τα εμπρός, και αν επιβραδυνθεί, προς τα πίσω. Και για να αρχίσετε να κινείστε, στην πραγματικότητα πρέπει να "πέσετε" - απλώς μια κλίση του σώματος, κίνηση των χεριών ή των γοφών για να επιταχυνθεί ο κύκλος.
UGEARS να επιδείξουν αυτές τις αρχές μηχανικήςυπάρχει ένα αυτοκινούμενο μονόκυκλο. Το ξύλινο μοντέλο αποτελείται από 300 μέρη και κινείται από έναν κινητήρα από καουτσούκ, ο οποίος, χάρη στην ζυγοστάθμιση (δεν απαιτείται ταλέντο του αναβάτη εδώ), επιτρέπει στον τροχό να μην πέφτει. Όταν τελειώσει η ενέργεια του κινητήρα από καουτσούκ, αφαιρούνται τα πόδια που είναι συνδεδεμένα με τον τροχό και αρχίζει να περιστρέφεται σαν απλός τροχός και τελικά απλώς αναποδογυρίζει όμορφα. Αν διορθώσετε τα πόδια, θα συνεχίσει να κινείται, αλλά σαν τροχός εξισορρόπησης.
Χρονόμετρο. Το εκκρεμές και η αρχή των μηχανικών ρολογιών
Για πρώτη φορά, ο άνθρωπος άρχισε να μετρά το χρόνο χρησιμοποιώνταςμηχανικά ρολόγια τον 8ο αιώνα στην Κίνα, από όπου η τεχνολογία της υγρής διαφυγής ήρθε αρχικά στον αραβικό κόσμο και στη συνέχεια ήρθε σε μια ελαφρώς διαφορετική μορφή από τη Δυτική Ευρώπη. Εκεί, τα μηχανικά ρολόγια είχαν μόνο μία ώρα στο χέρι, και τέθηκαν σε κίνηση με την περιέλιξη ενός μηχανισμού kettlebell. Το ρολόι έγινε το κέντρο της ανθρώπινης ζωής - εγκαταστάθηκαν στους πύργους των πόλεων του κύριου δημαρχείου, γιόρταζαν όχι μόνο το μεσημέρι ή τα μεσάνυχτα, αλλά και τις εκκλησίες.
Εκτός από το καντράν γνωστό σε όλους,Ένα μηχανικό ρολόι αποτελείται από μια πηγή ενέργειας (αυτό μπορεί να είναι είτε ένα βάρος είτε ένα ελατήριο), έναν μηχανισμό διαφυγής που μετατρέπει τη συνεχή περιστροφή σε μια ταλαντευόμενη ή παλινδρομική κίνηση και έναν ρυθμιστή - μπορεί να είναι ένα εκκρεμές ή μια ισορροπία. Ο μηχανισμός σκανδάλης και ο κινητήρας συνδέονται συνήθως με ένα σύστημα γραναζιών.
Φυσικά, τα μηχανικά ρολόγια δεν είναι τόσο ακριβήως ηλεκτρονικοί ή χαλαζιακοί "απόγονοι" τους. Το σφάλμα μπορεί να κυμαίνεται από +40 έως –20 δευτερόλεπτα ανά ημέρα. Και σήμερα είναι μηχανικά ρολόγια που χρησιμοποιούνται κυρίως για τη διατήρηση των παραδόσεων.
Ένα μηχανικό ρολόι βασίζεται σε ένα σύστημα πουονομάζεται εκκρεμές από φυσικούς. Αυτό είναι ένα μηχανικό σύστημα που εκτελεί μηχανικές δονήσεις ενώ αναστέλλεται σε πεδίο βαρύτητας. Στη διαδικασία ταλάντωσης, η κινητική ενέργεια του εκκρεμούς μετατρέπεται σε δυνητική ενέργεια (αυτή είναι η ενέργεια της δύναμης της ελαστικότητας και της βαρύτητας) και αντιστρόφως. Και οι δυνάμεις τριβής μετατρέπουν σταδιακά αυτήν την κινητική ενέργεια σε θερμότητα, λόγω της οποίας το πλάτος της ταλάντωσης μειώνεται σταδιακά.
Ελέγξτε πώς ένας τέτοιος μηχανικόςσύστημα, καθώς και να δημιουργήσετε το δικό σας χρονόμετρο, μπορείτε και από ξύλο. Ο λαστιχένιος κινητήρας θα λειτουργήσει και πάλι ως πηγή ενέργειας για μια τέτοια συσκευή και για να ξεκινήσει το χρονόμετρο για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα (σε αυτήν την περίπτωση, ο χρονοδιακόπτης λειτουργεί στο διάστημα έως και 20 λεπτά), αρκεί να μετακινήσετε το χέρι κλήσης κατά μια ορισμένη ποσότητα. Φυσικά, πρώτα πρέπει να γίνετε ωρολογοποιός και να συναρμολογήσετε έναν ανοιχτό μηχανισμό μετάδοσης. Σε αυτήν την περίπτωση, η ακρίβεια είναι πιο σημαντική από ποτέ.
Τραμ. Ροπή, μετατροπή δυναμικής ενέργειας έντασης σε μηχανική εργασία
Νιώστε σαν τον Fedor Pirotsky,ο εφευρέτης του πρώτου ηλεκτρικού τραμ στη Ρωσία, είναι δυνατόν με τη βοήθεια του μοντέλου. Πρώτον, είναι καλύτερα να κατανοήσουμε πώς κινείται πραγματικά το τραμ. Ο πρόγονος των ηλεκτρικών μεταφορών ήταν μια απλή άμαξα, όπου μια άμαξα με επιβάτες σύρθηκε κατά μήκος των σιδηροτροχιών από άλογα. Με την έναρξη της ηλεκτρικής εποχής, οι κινητήρες κινούνται.
Στα σύγχρονα τραμ, τα πιο συχνά χρησιμοποιούμεναΚινητήρες έλξης DC, καθώς αυτό είναι το ρεύμα που καταναλώνεται από το σύστημα τραμ Αλλά η ηλεκτρονική επιτρέπει τη μετατροπή συνεχούς ρεύματος σε εναλλασσόμενο ρεύμα, πράγμα που σημαίνει ότι οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τον εξοπλισμό των τραμ. Επιπλέον, σε αντίθεση με τους κινητήρες DC, δεν διαθέτουν συγκρότημα πινέλου συλλογής που φθείρεται γρήγορα. Είναι αυτός που χρειάζεται συνεχώς επισκευή και συντήρηση.
Για τη μεταφορά ενέργειας από τον κινητήρα στον άξονα του τροχού, τα αυτοκίνητα είναι εξοπλισμένα με γρανάζια μείωσης καρδάνων, το οποίο αποτελείται από ένα μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων και έναν άξονα καρντάν, αντίστοιχα.
Για να δημιουργήσετε το δικό σας κιβώτιο ταχυτήτων, χρειάζεστεόχι πολύ προσπάθεια εάν οι υπολογισμοί έχουν ήδη γίνει για εσάς Αυτός ο μηχανισμός βασίζεται στη λειτουργία μείωσης - μειώνοντας την προσπάθεια που απαιτείται για την οδήγηση μιας συσκευής που μετατρέπει τη μεταδιδόμενη ισχύ σε χρήσιμη εργασία. Ο ευκολότερος τρόπος για να γίνει αυτό είναι ένα ζεύγος αλληλοσυνδεόμενων κυλινδρικών γραναζιών διαφορετικών διαμέτρων: το γρανάζι κίνησης είναι αυτό που έχει το μικρότερο μέγεθος.
Σε ξύλινο μοντέλο γραμμής τραμδεν χρειάζεται ηλεκτρικό ρεύμα. Εκτός από το γεγονός ότι η σύνδεση δεν απαιτεί καν κόλλα και όλα τα υλικά είναι κατασκευασμένα από ξύλο, ο ίδιος κινητήρας από καουτσούκ χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας, η οποία πρέπει να τυλιχθεί - σύμφωνα με την αρχή της τάνυσης ενός ελατηρίου. Ο μετασχηματισμός της ενέργειας σε περιστροφική ενέργεια, όπως ακριβώς σε ένα πραγματικό τραμ, συμβαίνει λόγω μετάδοσης γραναζιών. Επιπλέον, το τραμ μπορεί να κινηθεί απλά λόγω της διαφοράς στα ύψη, τότε και πάλι συμβαίνει η μετατροπή της δυναμικής ενέργειας σε κινητική ενέργεια.
Πνευματικός κινητήρας. Μετατροπή ενέργειας συμπίεσης σε μηχανική εργασία
Ο κινητήρας αέρα εφευρέθηκε πολύ καιρό πριν,πρακτικά εκπληρώνοντας το μακροχρόνιο όνειρο της ανθρωπότητας: να λάβουμε ενέργεια από τον αέρα. Ένα άλλο πράγμα είναι ότι πρώτα αυτός ο αέρας πρέπει να συμπιεστεί, ο οποίος, φυσικά, απαιτεί επίσης σημαντική ενέργεια. Φυσικά, η χρήση πνευματικών κινητήρων και κινητήρων επεκτείνει σημαντικά το εύρος των διαφόρων συσκευών όταν απαιτείται αυξημένη ασφάλεια και δεν είναι δυνατή η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας ή καύσιμων ουσιών.
Και μια τέτοια φυσική αρχή μπορεί να έχει εφαρμογέςνα είναι ένα μεγάλο πλήθος. Σχεδόν όλοι τους ηττήθηκαν από το ρεύμα. Ωστόσο, η ιστορία θυμάται τόσο το πνευματικό ταχυδρομείο όσο και τον πνευματικό σιδηρόδρομο. Το 1861, η πρώτη ατμομηχανή στην ιστορία με πνευματική κίνηση κατασκευάστηκε στην Αγία Πετρούπολη. Πήρε το όνομά του από τον δημιουργό του - το πνεύμα του Baranovsky.
Παραδόξως, ο κινητήρας αέρα μπορεί να συναρμολογηθεί καιφτιαγμένο από ξύλο. Επιπλέον, σχεδόν ένα πλήρες ανάλογο του παρόντος, συμπεριλαμβανομένου ενός στροφόμετρου. Για την εκκίνηση του κινητήρα, φυσικά, απαιτείται αέρας Προκειμένου να μην παρεκκλίνει από το παράδειγμα - μόνο ξύλο και καουτσούκ, οι δημιουργοί του σχεδιαστή προτείνουν τη χρήση ενός συνηθισμένου μπαλονιού, το οποίο μπορεί να διογκωθεί και να συνδεθεί στον κινητήρα χρησιμοποιώντας ειδικά ακροφύσια και κουδούνι. Σε αυτήν την περίπτωση, ο αέρας θα οδηγήσει τα έμβολα της πνευματικής συσκευής και θα δημιουργήσει κινητική ενέργεια.
Arcballista. Μετατροπή ενέργειας έντασης σε ενέργεια πτήσης
Τα πετώντας όπλα χρησιμοποιήθηκαν από ανθρώπουςπριν από πολύ καιρό - στον Αρχαίο Κόσμο και τον Μεσαίωνα. Ωστόσο, ακόμη και σήμερα μπορείτε να βρείτε τέτοια όπλα, ιδίως σε αθλήματα, όπου χρησιμοποιούνται τόξα και εγκάρσιες τόξες. Η λειτουργία τέτοιων όπλων βασίζεται στη μετατροπή των ανθρώπινων μυϊκών προσπαθειών στην ενέργεια της πτήσης. Για να αυξηθεί αυτή η ενέργεια, είναι δυνατόν να συσσωρευτεί πιθανή ενέργεια χρησιμοποιώντας ελαστικά στοιχεία ή αντίβαρο. Σε τόξο ή βαλλίστρα, αυτή είναι μια χορδή.
Υπερτροφική έκδοση του τόξου - arcballista- χρησιμοποιήθηκε ως όπλο πολιορκίας για τη σύλληψη πόλεων και φρουρίων. Το τόξο, το μήκος του οποίου έφτασε τα 3,5 μέτρα, συνδέθηκε με ένα τεράστιο ξύλινο κουτί σε ένα ξύλινο πλαίσιο μεταφοράς, που βρίσκεται σε δύο τροχούς μεγάλης διαμέτρου. Το κορδόνι τράβηξε από τον πυροβολικό χρησιμοποιώντας μια πύλη τοποθετημένη στο πλαίσιο. Σήμερα, φυσικά, τέτοιες συσκευές βρίσκονται μόνο σε παιχνίδια στον υπολογιστή. Είναι αλήθεια ότι τα θεμέλια του πυροβολικού τέθηκαν αμέσως τότε.
Κλασικό στρατιωτικό όχημα με τη μορφή ξύλινου μοντέλουείναι απίθανο να είναι σε θέση να συλλάβει ένα πραγματικό κάστρο, αλλά να παίξει ένα "αναλογικό" παιχνίδι υπολογιστή θα λειτουργήσει. Το μοντέλο αποτελείται από δύο μέρη: μια μονάδα πυροδότησης και μια βάση με ρυθμιζόμενα στηρίγματα, η οποία σταθεροποιεί τη δομή κατά την πυροδότηση. Και ένα τέτοιο arcballista πυροβολεί με ξύλινα μπουλόνια. Εάν επιθυμείτε, φυσικά, μπορείτε να ξεκινήσετε κάτι άλλο. Είναι σημαντικό να θυμάστε, όπως κάθε πυροβολικό, ότι για μια ικανή απεργία πρέπει να ρυθμίσετε σωστά τη γωνία κάθετα και οριζόντια και όχι απλώς να ενεργοποιήσετε τη σκανδάλη.
Το γεγονός ότι τα ξύλινα παιχνίδια είναι ξεπερασμένα μπορεί εύκολαδιαψεύδουν δείχνοντας ένα από αυτά τα μοντέλα. Και αν μιλάτε επίσης για τους νόμους της φυσικής που τους θέτουν σε κίνηση, αντλεί μερικές φόρμουλες και σχεδιάζει την κατεύθυνση των διανυσμάτων δύναμης που εμπλέκονται στη δημιουργία διαφορετικών τύπων ενέργειας, τότε η ίδια η λέξη "σχεδιαστής" δεν θα αναφέρεται πλέον σε μοντέλα, αλλά στους ιδιοκτήτες τους.
Εάν αποφασίσετε να αγοράσετε ένα από αυτάκατασκευαστές, χρησιμοποιήστε τον κωδικό προσφοράς HIGHTECH, δίνει έκπτωση 20%. Τώρα στον κατάλογο UGEARS υπάρχουν 73 μοντέλα, όπως ένα πραγματικό χρηματοκιβώτιο, ένα σπορ αυτοκίνητο και ένα ποδήλατο, ένα πιστόλι, ένα κουτί με μυστικό, μια μεγάλη ατμομηχανή με τρυφερό.
Διαβάστε επίσης
Έχει βρεθεί ο πιο μακρινός και παλαιότερος γαλαξίας στο Σύμπαν
20 νέα είδη ζώων και φυτών βρέθηκαν στις Άνδεις
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν πού εξαφανίστηκαν οι κόκκινοι γίγαντες από το κέντρο του Γαλαξία μας