Le leggi fondamentali della fisica, conosciute a scuola, sono generalmente facili da ricordare. Ma
Naturalmente, riproduci tu stesso le leggi di Newtonnon è richiesto tutti i giorni: devi spiegarli a tuo figlio, vuoi mettere alla prova le tue conoscenze di fisica, "suonare" qualcosa di tangibile, non modelli digitali, o ricordare qualcosa da tempo dimenticato dai tempi della scuola. Non sono necessarie strutture di laboratorio per questo. E puoi farlo solo con modelli composti da legno e elastici. I costruttori UGEARS forniscono questa opportunità. La cosa principale è osservare l'accuratezza dell'assemblaggio, indipendentemente dalle leggi fondamentali della fisica, affinché funzionino sono necessarie anche determinate condizioni. Ti diremo quali canoni delle scienze naturali possono essere verificati sui modelli in legno e cosa è necessario per questo.
Monowheel. Bilanciamento meccanico
Il monociclo elettrico oggi è diventato quasi lo stessouna forma popolare di trasporto urbano, come un hoverboard, uno scooter elettrico o una bicicletta. Ciò che guidano gli amanti della velocità - un monociclo elettrico autobilanciato - è solo una moderna modifica del monociclo, che era diffusa tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo. Solo allora, al posto di un motore elettrico, veniva utilizzata la forza muscolare di una persona, come nel caso di una bicicletta. Ma per l'equilibrio, invece di sensori, giroscopi e accelerometri, erano necessari solo talenti, abilità ed esperienza.
Il dispositivo monociclo si basa sul principioequilibrio meccanico, che è importante mantenere durante il movimento. Il monociclo è in grado di mantenere una posizione eretta fintanto che la ruota è tenuta sotto il centro di massa (come indicato dalla teoria del pendolo invertito). E la posizione desiderata, come già accennato, è fissata dal pilota. Infatti, su un monociclo, è la persona che, percependo inconsciamente dove sta cadendo il suo veicolo, compensa la caduta spostando la ruota nel punto sotto di lui, dove si trova il centro di massa. È importante farlo finché il monociclo non cade.
L'accelerazione del monociclo determina la distanza dail centro di gravità rispetto al punto di contatto e la velocità e la direzione di rotazione della ruota - la posizione relativa della zona di contatto, e con essa la natura della dinamica dell'accelerazione. Pertanto, per accelerare, il ciclista deve spostare il centro di gravità in avanti e, se rallentato, indietro. E per iniziare a muoverti, devi effettivamente "cadere" - basta un'inclinazione del corpo, il movimento delle braccia o dei fianchi per dare accelerazione al monociclo.
UGEARS per dimostrare questi principi della meccanicac'è un monociclo semovente. Il modello in legno è composto da 300 parti ed è azionato da un motore in gomma che, grazie al bilanciamento (qui non è richiesto il talento del pilota), consente alla ruota di non cadere. Quando l'energia del motore di gomma si esaurisce, le gambe attaccate alla ruota vengono rimosse e questa inizia a ruotare come una semplice ruota e alla fine si gira magnificamente. Se fissi le gambe, continuerà a muoversi, ma come una ruota di bilanciamento.
Cronometro. Il pendolo e il principio degli orologi meccanici
Per la prima volta, l'uomo ha iniziato a misurare il tempo usandoorologi meccanici nell'VIII secolo in Cina, da dove la tecnologia del meccanismo di fuga dei liquidi è arrivata prima nel mondo arabo e poi in una forma leggermente diversa nell'Europa occidentale. Lì, gli orologi meccanici avevano solo la lancetta delle ore e venivano messi in moto caricando un meccanismo con kettlebell. L'orologio divenne il centro della vita umana: furono installati sulle principali torri del municipio delle città, celebravano non solo mezzogiorno o mezzanotte, ma anche festività religiose.
Oltre al quadrante familiare a tutti,Un orologio meccanico è costituito da una fonte di energia (può essere un peso o una molla), un meccanismo di scappamento, che trasforma la rotazione continua in un movimento oscillatorio o alternativo, e un regolatore: può essere un pendolo o un bilanciere. Il meccanismo di innesco e il motore sono solitamente collegati da un sistema di ingranaggi.
Naturalmente, gli orologi meccanici non sono così precisicome i loro "discendenti" elettronici o al quarzo. L'errore può variare da +40 a –20 secondi al giorno. E oggi sono gli orologi meccanici che vengono utilizzati principalmente per mantenere le tradizioni.
Un orologio meccanico si basa su un sistema chechiamato pendolo dai fisici. Questo è un sistema meccanico che esegue vibrazioni meccaniche mentre è sospeso in un campo di gravità. Nel processo di oscillazione, l'energia cinetica del pendolo si trasforma in potenziale (questa è l'energia della forza di elasticità e gravità) e viceversa. E le forze di attrito convertono gradualmente questa energia cinetica in calore, a causa del quale l'ampiezza dell'oscillazione diminuisce gradualmente.
Controlla come un tale meccanicosistema, oltre a creare il tuo cronometro, puoi anche dal legno. Il motore in gomma fungerà nuovamente da fonte di energia per un tale dispositivo e per avviare il cronometro per un certo tempo (in questo caso, il timer funziona nell'intervallo fino a 20 minuti), è sufficiente spostare la lancetta del quadrante di una certa quantità. Naturalmente, prima devi diventare un orologiaio e assemblare un meccanismo a ingranaggi aperto. In questo caso, la precisione è più importante che mai.
Tram. Coppia, trasformazione della potenziale energia di tensione in lavoro meccanico
Mi sento come Fedor Pirotsky,l'inventore del primo tram elettrico in Russia, è possibile con l'aiuto del modello. Ma prima è meglio capire come si mette effettivamente in moto il tram. L'antenato del trasporto elettrico era un semplice tram trainato da cavalli, dove una carrozza con passeggeri veniva trascinata lungo i binari dai cavalli. Con l'inizio dell'era elettrica, i motori sono azionati dalla trazione.
Nei tram moderni, i più usatiMotori di trazione CC, poiché questa è la corrente consumata dal sistema tramviario. Ma l'elettronica consente di convertire la corrente continua in corrente alternata, il che significa che i motori CA possono essere utilizzati anche per equipaggiare i tram. Inoltre, a differenza dei motori DC, non hanno un gruppo collettore-spazzole che si deteriora rapidamente. È lui che ha costantemente bisogno di riparazioni e manutenzione.
Per trasferire l'energia dal motore all'assale della sala montata, le auto sono dotate di un riduttore cardanico, costituito rispettivamente da un cambio meccanico e da un albero cardanico.
Per costruire il tuo cambio, hai bisognonon molto sforzo se i calcoli sono già stati fatti per te. Questo meccanismo si basa sulla funzione di riduzione: ridurre lo sforzo richiesto per guidare un dispositivo che converte la potenza trasmessa in lavoro utile. Il modo più semplice per farlo è una coppia di ingranaggi cilindrici interconnessi di diverso diametro: l'ingranaggio conduttore è quello che ha la dimensione più piccola.
In un modello in legno di una linea tranviarianon è necessaria l'elettricità. Oltre al fatto che la connessione non richiede nemmeno colla e tutti i materiali sono in legno, come fonte di energia viene utilizzato lo stesso motore in gomma, che deve essere caricato, secondo il principio del tensionamento di una molla. La trasformazione dell'energia in energia di rotazione, proprio come in un vero tram, avviene grazie ad una trasmissione ad ingranaggi. Inoltre, il tram può muoversi semplicemente a causa della differenza di altezza, quindi avviene nuovamente la conversione dell'energia potenziale in energia cinetica.
Motore pneumatico. Conversione dell'energia di compressione in lavoro meccanico
Il motore pneumatico è stato inventato molto tempo fa,praticamente realizzare il sogno di lunga data dell'umanità: ricevere energia dall'aria. Un'altra cosa è che prima quest'aria deve essere compressa, il che, ovviamente, richiede anche un'energia significativa. Ovviamente, l'uso di motori pneumatici e azionamenti amplia notevolmente la portata di vari dispositivi quando è richiesta una maggiore sicurezza e l'uso di elettricità o sostanze infiammabili non è possibile.
E un tale principio fisico può avere applicazioniessere una grande moltitudine. Quasi tutti furono sconfitti dall'elettricità. Tuttavia, la storia ricorda sia la posta pneumatica che anche la ferrovia pneumatica. Nel 1861 a San Pietroburgo fu costruita la prima locomotiva della storia con azionamento pneumatico. Prende il nome dal suo creatore: lo spirito di Baranovsky.
Stranamente, il motore pneumatico può essere assemblato efatto di legno. Inoltre, quasi un analogo completo del presente, incluso un contagiri. Per avviare il motore, ovviamente, è necessaria l'aria. Per non deviare dal paradigma - solo legno e gomma, i creatori del costruttore suggeriscono di utilizzare un normale pallone che può essere gonfiato e collegato al motore utilizzando ugelli speciali e una campana. In questo caso l'aria metterà in moto i pistoni del dispositivo pneumatico e creerà energia cinetica.
Arcballista. Conversione dell'energia di tensione in energia di volo
Le armi da lancio erano usate dagli umanimolto tempo fa - nel mondo antico e nel Medioevo. Tuttavia, ancora oggi puoi trovare armi simili, in particolare nello sport, dove vengono utilizzati archi e balestre. Il funzionamento di tali strumenti si basa sulla trasformazione degli sforzi muscolari umani nell'energia del volo. Per aumentare questa energia, è possibile accumulare energia potenziale utilizzando elementi elastici o un contrappeso. In un arco o in una balestra, questa è una corda.
Versione ipertrofica della balestra - arcballista- è stato utilizzato come arma d'assedio nella cattura di città e fortezze. La prua, la cui lunghezza raggiungeva i 3,5 m, era fissata ad una massiccia cassa di legno su un telaio di carro in legno, posta su due ruote di grande diametro. La corda dell'arco è stata tirata dall'artigliere utilizzando un cancello montato sul telaio. Oggi, ovviamente, tali dispositivi si trovano solo nei giochi per computer. È vero, le basi dell'artiglieria furono poste proprio allora.
Veicolo militare classico sotto forma di un modello in legnoè improbabile che riesca a catturare un vero castello, ma sarà possibile giocare a un videogioco "analogico". Il modello si compone di due parti: un'unità di cottura e una base con supporti regolabili, stabilizza la struttura durante la cottura. E un tale arcballista spara con bulloni di legno. Se lo desideri, ovviamente, puoi avviare qualcos'altro. È importante ricordare, come ogni artigliere, che per un colpo competente è necessario impostare correttamente l'angolo verticalmente e orizzontalmente, e non solo attivare il grilletto.
Il fatto che i giocattoli in legno siano obsoleti può essere facilmenteconfutare mostrando uno di questi modelli. E se si parla anche delle leggi della fisica che le mettono in moto, si ricava un paio di formule e si traccia la direzione dei vettori di forza coinvolti nella creazione di diversi tipi di energie, allora la parola "progettista" stessa non si riferirà più ai modelli, ma ai loro proprietari.
Se decidi di acquistare uno qualsiasi dei filecostruttori, usa il codice promozionale HIGHTECH, dà uno sconto del 20%. Ora nel catalogo UGEARS ci sono 73 modelli, tra cui una cassaforte veramente chiudibile a chiave, un'auto sportiva e una bicicletta, una pistola, una scatola con un segreto, una grande locomotiva con un tender.
Leggi anche
È stata trovata la galassia più distante e più antica dell'Universo
20 nuove specie di animali e piante trovate nelle Ande
Gli scienziati hanno scoperto dove sono scomparse le giganti rosse dal centro della Via Lattea