De fundamentele wetten van de natuurkunde, bekend van school, zijn meestal gemakkelijk te onthouden. Maar
Reproduceer natuurlijk zelf de wetten van Newtonhet is niet elke dag nodig: je moet ze aan je kind uitleggen, je wilt je kennis in de natuurkunde testen, iets tastbaars 'spelen', geen digitale modellen, of je herinnert je iets lang vergeten van schooldagen. Hiervoor zijn geen laboratoriumfaciliteiten nodig. En je kunt het doen met alleen modellen die uit hout en elastiekjes bestaan. De constructeurs van UGEARS bieden deze mogelijkheid. Het belangrijkste is om de nauwkeurigheid van de montage te observeren, ongeacht de basiswetten van de fysica, om ervoor te zorgen dat ze werken, zijn er ook bepaalde voorwaarden nodig. We zullen je vertellen welke natuurwetenschappelijke canons op houten modellen gecontroleerd kunnen worden en wat daarvoor nodig is.
Monowiel. Mechanisch evenwicht
De elektrische eenwieler is tegenwoordig bijna hetzelfde gewordeneen populaire vorm van stadsvervoer, zoals een hoverboard, elektrische scooter of fiets. Wat snelheidsliefhebbers rijden - een elektrische zelfbalancerende eenwieler - is slechts een moderne aanpassing van de eenwieler, die wijdverspreid was in de late 19e - begin 20e eeuw. Alleen dan gebruikten ze in plaats van een elektromotor menselijke spierkracht, zoals in het geval van een fiets. Maar voor balans waren in plaats van sensoren, gyroscopen en versnellingsmeters alleen talenten, vaardigheid en ervaring nodig.
Het eenwielerapparaat is gebaseerd op het principemechanisch evenwicht, dat belangrijk is om tijdens beweging te behouden. De eenwieler kan rechtop blijven staan zolang het wiel onder het zwaartepunt wordt gehouden (zoals aangegeven door de theorie van een omgekeerde slinger). En de gewenste positie, zoals reeds vermeld, wordt bepaald door de berijder. In feite is het op een eenwieler dat de persoon, die onbewust voelt waar zijn voertuig valt, de val compenseert door het wiel naar het punt onder hem te bewegen, waar het zwaartepunt zich bevindt. Het is belangrijk om dit te doen totdat de eenwieler valt.
De versnelling van de eenwieler bepaalt de afstand tothet zwaartepunt naar het contactpunt en de snelheid en draairichting van het wiel - de relatieve positie van het contactvlak, en daarmee de aard van de dynamiek van versnelling. Daarom moet de berijder, om te accelereren, het zwaartepunt naar voren verschuiven, en bij vertraging naar achteren. En om te beginnen met bewegen, moet je eigenlijk "vallen" - gewoon een kanteling van het lichaam, beweging van de armen of heupen, om de eenwieler versnelling te geven.
UGEARS om deze mechanische principes te demonstrerener is een zelfrijdende eenwieler. Het houten model bestaat uit 300 onderdelen en wordt aangedreven door een rubberen motor, die dankzij het balanceren (hier is geen rijdertalent vereist) ervoor zorgt dat het wiel niet valt. Wanneer de energie van de rubberen motor opraakt, worden de aan het wiel bevestigde poten verwijderd en begint het te draaien als een eenvoudig wiel en draait uiteindelijk gewoon prachtig rond. Als je de poten vastzet, blijft hij ook bewegen, maar dan als een balanswiel.
Chronometer. De slinger en het principe van mechanische klokken
Voor het eerst begon de mens de tijd te meten met behulp vanmechanische horloges in de 8e eeuw in China, vanwaar de technologie van het vloeibare echappement voor het eerst naar de Arabische wereld kwam, en daarna in een iets andere vorm naar West-Europa. Daar hadden mechanische horloges slechts een uurwijzer en werden ze in beweging gezet door een kettlebell-mechanisme op te winden. De klok werd het centrum van het menselijk leven - ze werden geïnstalleerd op de torens van het stadhuis van steden, ze vierden niet alleen 's middags of middernacht, maar ook kerkvakanties.
Naast de voor iedereen bekende wijzerplaat,Een mechanisch horloge bestaat uit een energiebron (dit kan een gewicht of een veer zijn), een echappementmechanisme dat continue rotatie omzet in een oscillerende of heen en weer gaande beweging, en een regelaar - dit kan een slinger of een balans zijn. Het trekkermechanisme en de motor zijn meestal verbonden door een versnellingssysteem.
Mechanische horloges zijn natuurlijk niet zo nauwkeurigals hun elektronische of kwarts "afstammelingen". De fout kan variëren van +40 tot –20 seconden per dag. En tegenwoordig zijn het vooral mechanische horloges die gebruikt worden om tradities in stand te houden.
Een mechanisch horloge is gebaseerd op een systeem datdoor natuurkundigen een slinger genoemd. Dit is een mechanisch systeem dat mechanische trillingen uitvoert terwijl het in een zwaartekrachtveld hangt. Tijdens het oscillatieproces verandert de kinetische energie van de slinger in potentiaal (dit is de energie van de elasticiteitskracht en de zwaartekracht) en vice versa. En de wrijvingskrachten zetten deze kinetische energie geleidelijk om in warmte, waardoor de amplitude van de oscillatie geleidelijk afneemt.
Kijk hoe zo'n mechanischsysteem, en maak je eigen chronometer, je kunt en van hout. De rubberen motor zal weer fungeren als energiebron voor een dergelijk apparaat, en om de chronometer een bepaalde tijd te starten (in dit geval werkt de timer in een interval van maximaal 20 minuten), is het voldoende om de wijzer van de wijzerplaat een bepaald bedrag te verplaatsen. Natuurlijk moet je eerst horlogemaker worden en een open tandwielmechanisme in elkaar zetten. In dit geval is nauwkeurigheid belangrijker dan ooit.
Tram. Koppel, omzetting van potentiële spanningsenergie in mechanisch werk
Voel je als Fedor Pirotsky,de uitvinder van de eerste elektrische tram in Rusland, het is mogelijk met behulp van het model. Maar eerst is het beter om te begrijpen hoe de tram werkelijk in beweging wordt gebracht. De voorouder van elektrisch vervoer was een eenvoudige paardentram, waarbij een koets met passagiers door paarden over de rails werd gesleept. Met het begin van het elektrische tijdperk worden motoren aangedreven door tractie.
In moderne trams de meest gebruikteDC-tractiemotoren, aangezien dit de stroom is die door het tramsysteem wordt verbruikt. Maar elektronica maakt het mogelijk om gelijkstroom om te zetten in wisselstroom, wat betekent dat AC-motoren ook kunnen worden gebruikt bij het uitrusten van trams. Bovendien hebben ze, in tegenstelling tot DC-motoren, geen collector-borstelsamenstel dat snel verslechtert. Hij is het die constant reparatie en onderhoud nodig heeft.
Om energie van de motor naar de as van het wielstel over te brengen, zijn de auto's uitgerust met een cardanvertraging, die bestaat uit respectievelijk een mechanische versnellingsbak en een cardanas.
Om je eigen versnellingsbak te bouwen, heb je nodigniet veel moeite als de berekeningen al voor je zijn gedaan. Dit mechanisme is gebaseerd op de functie van reductie: het verminderen van de inspanning die nodig is om een apparaat aan te drijven dat het uitgezonden vermogen omzet in nuttig werk. De eenvoudigste manier om dit te doen is een paar onderling verbonden cilindrische tandwielen met verschillende diameters: het aandrijftandwiel is het kleinere.
In een houten model van een tramlijngeen elektriciteit nodig. Naast het feit dat voor de verbinding niet eens lijm nodig is en alle materialen van hout zijn, wordt dezelfde rubberen motor gebruikt als energiebron, die moet worden opgewonden - volgens het principe van het spannen van een veer. De transformatie van energie in rotatie-energie vindt, net als in een echte tram, plaats door middel van een tandwieloverbrenging. Bovendien kan de tram simpelweg door het hoogteverschil rijden, waarna weer de omzetting van potentiële energie in kinetische energie plaatsvindt.
Pneumatische motor. Omzetting van compressie-energie in mechanisch werk
De luchtmotor is lang geleden uitgevonden,praktisch de oude droom van de mensheid vervullen: energie uit de lucht ontvangen. Een ander ding is dat deze lucht eerst moet worden gecomprimeerd, wat natuurlijk ook veel energie kost. Natuurlijk vergroot het gebruik van pneumatische motoren en aandrijvingen de reikwijdte van verschillende apparaten aanzienlijk wanneer verhoogde veiligheid vereist is en het gebruik van elektriciteit of brandbare stoffen niet mogelijk is.
En zo'n natuurkundig principe kan toepassingen hebbeneen grote menigte zijn. Bijna allemaal werden ze verslagen door elektriciteit. De geschiedenis herinnert zich echter zowel de pneumatische post als zelfs de pneumatische spoorweg. In 1861 werd in Sint-Petersburg de eerste locomotief in de geschiedenis met pneumatische aandrijving gebouwd. Het is vernoemd naar zijn schepper: de geest van Baranovsky.
Vreemd genoeg kan de luchtmotor worden gemonteerd engemaakt van hout. Bovendien bijna een compleet analoog van het heden, inclusief toerenteller. Om de motor te starten is natuurlijk lucht nodig. Om niet van het paradigma af te wijken - alleen hout en rubber, stellen de makers van de ontwerper voor om een gewone ballon te gebruiken, die kan worden opgeblazen en met behulp van speciale spuitmonden en een bel op de motor kan worden aangesloten. In dit geval zal de lucht de zuigers van het pneumatische apparaat aandrijven en kinetische energie opwekken.
Arcballista. Spanningsenergie omzetten in vliegenergie
Werpwapens werden door mensen gebruiktheel lang geleden - in de antieke wereld en de middeleeuwen. Maar zelfs vandaag de dag kun je soortgelijke wapens vinden, vooral in de sport, waar bogen en kruisbogen worden gebruikt. De werking van dergelijke gereedschappen is gebaseerd op de omzetting van menselijke spierinspanningen in vluchtenergie. Om deze energie hoger te maken, is het mogelijk om potentiële energie op te bouwen met behulp van elastische elementen of een contragewicht. In een boog of kruisboog is dit een touwtje.
Hypertrofische versie van de kruisboog - arcballista- werd gebruikt als belegeringswapen bij de verovering van steden en forten. De boeg, waarvan de lengte 3,5 m bereikte, was bevestigd aan een massieve houten kist op een houten koetsframe, geplaatst op twee wielen met een grote diameter. De pees werd getrokken door de artillerist met behulp van een poort op het frame. Tegenwoordig zijn dergelijke apparaten natuurlijk alleen te vinden in computerspellen. Het is waar dat de basis van artillerie juist toen werd gelegd.
Klassiek militair voertuig in de vorm van een houten modelhet is onwaarschijnlijk dat je een echt kasteel kunt veroveren, maar het is wel mogelijk om een "analoog" computerspel te spelen. Het model bestaat uit twee delen: een bakeenheid en een basis met verstelbare steunen, het stabiliseert de structuur tijdens het bakken. En zo'n arcballista schiet met houten bouten. Indien gewenst kunt u natuurlijk iets anders lanceren. Het is belangrijk om te onthouden, zoals elke artillerist, dat je voor een bekwame aanval de hoek verticaal en horizontaal correct moet instellen en niet alleen de trekker moet activeren.
Het feit dat houten speelgoed verouderd is, kan gemakkelijk zijnweerleggen door een van deze modellen te laten zien. En als je het ook hebt over de wetten van de fysica die ze in gang hebben gezet, een paar formules afleidt en de richting aangeeft van de krachtvectoren die betrokken zijn bij het creëren van verschillende soorten energieën, dan zal het woord 'ontwerper' zelf niet langer verwijzen naar modellen, maar naar hun eigenaren.
Als u besluit om een vanconstructeurs, gebruik dan de promotiecode HIGHTECH, deze geeft 20% korting. Nu in de UGEARS-catalogus zijn er 73 modellen, waaronder een echt afsluitbare kluis, een sportwagen en een fiets, een pistool, een doos met een geheim, een grote locomotief met een tender.
Lees ook
Het verste en oudste melkwegstelsel in het heelal is gevonden
20 nieuwe soorten dieren en planten gevonden in de Andes
Wetenschappers hebben ontdekt waar de rode reuzen uit het centrum van de Melkweg verdwenen