Podstawowe prawa fizyki, znane ze szkoły, są zazwyczaj łatwe do zapamiętania. Ale
Oczywiście sam odtwórz prawa Newtonanie jest to wymagane na co dzień: trzeba je wytłumaczyć dziecku, chcesz sprawdzić swoją wiedzę z fizyki, „pobawić się” w coś namacalnego, a nie w cyfrowe modele, albo przypomnieć sobie coś dawno zapomnianego ze szkoły. Nie jest do tego wymagane żadne laboratorium. I możesz to zrobić tylko z modelami składającymi się z drewna i gumek. Konstruktorzy UGEARS dają taką możliwość. Najważniejsze jest, aby obserwować dokładność montażu, niezależnie od podstawowych praw fizyki, aby działały, potrzebne są również pewne warunki. Powiemy Ci, jakie kanony nauk przyrodniczych można sprawdzić na drewnianych modelach i co jest do tego potrzebne.
Monowheel. Równowaga mechaniczna
Dzisiejszy elektryczny monocykl stał się prawie taki sampopularna forma transportu miejskiego, jak hoverboard, skuter elektryczny czy rower. To, czym jeżdżą miłośnicy prędkości - elektryczny samobalansujący monocykl - to tylko nowoczesna modyfikacja monocyklu, która była rozpowszechniona na przełomie XIX i XX wieku. Dopiero wtedy zamiast silnika elektrycznego wykorzystano siłę mięśni człowieka, jak w przypadku roweru. Ale do wyważenia zamiast czujników, żyroskopów i akcelerometrów potrzebne były tylko talenty, umiejętności i doświadczenie.
Urządzenie monocyklowe opiera się na zasadzierównowaga mechaniczna, którą należy zachować podczas ruchu. Monocykl jest w stanie utrzymać pozycję wyprostowaną tak długo, jak długo koło znajduje się pod środkiem ciężkości (jak wskazuje teoria odwróconego wahadła). Żądaną pozycję, jak już wspomniano, ustawia jeździec. W rzeczywistości w monocyklu to osoba, podświadomie wyczuwająca, gdzie spada jego pojazd, kompensuje upadek, przesuwając koło do punktu pod nim, gdzie znajduje się środek masy. Należy to robić do czasu upadku monocyklu.
Przyspieszenie monocyklu determinuje odległość odśrodek ciężkości do punktu styku oraz prędkość i kierunek obrotu koła - względne położenie miejsca kontaktu, a wraz z nim charakter dynamiki przyspieszenia. Dlatego, aby przyspieszyć, jeździec musi przesunąć środek ciężkości do przodu, a jeśli zwolniony - do tyłu. A żeby zacząć się ruszać, właściwie trzeba "upaść" - wystarczy przechylenie ciała, ruch ramion lub bioder, aby nadać monocyklowi przyspieszenie.
UGEARS, aby zademonstrować te zasady mechanikijest monocykl z własnym napędem. Drewniany model składa się z 300 części, a napędzany jest gumowym silnikiem, który dzięki wyważeniu (nie wymaga tu talentu jeźdźca) sprawia, że koło nie spada. Kiedy energia gumowego silnika się wyczerpie, nogi przymocowane do koła są usuwane, a ono zaczyna się obracać jak zwykłe koło, aż w końcu po prostu pięknie się przewraca. Jeśli naprawisz nogi, one również będą się poruszać, ale jak koło balansujące.
Chronometr. Wahadło i zasada zegarów mechanicznych
Po raz pierwszy człowiek zaczął mierzyć czas używajączegarki mechaniczne w VIII wieku w Chinach, skąd technologia mechanizmu ucieczki cieczy dotarła najpierw do świata arabskiego, a następnie w nieco innej formie dotarła do Europy Zachodniej. Tam mechaniczne zegarki miały tylko wskazówkę godzinową i były wprawiane w ruch przez nakręcenie mechanizmu kettlebell. Zegar stał się centrum życia człowieka - ustawiono je na głównych wieżach ratuszowych miast, obchodzono nie tylko południe i północ, ale także święta kościelne.
Oprócz znanej wszystkim tarczy,Zegarek mechaniczny składa się ze źródła zasilania (może to być obciążnik lub sprężyna), mechanizmu wychwytowego, który zamienia ciągły obrót w ruch oscylacyjny lub posuwisto-zwrotny oraz regulatora - może to być wahadło lub waga. Mechanizm spustowy i silnik są zwykle połączone systemem przekładni.
Oczywiście zegarki mechaniczne nie są tak dokładnejako ich elektronicznych lub kwarcowych „potomków”. Błąd może wynosić od +40 do –20 sekund dziennie. A dziś to zegarki mechaniczne służą głównie do podtrzymywania tradycji.
Zegarek mechaniczny oparty jest na systemie, którynazywany przez fizyków wahadłem. Jest to układ mechaniczny, który w stanie zawieszenia w polu grawitacyjnym wytwarza wibracje mechaniczne. W procesie oscylacji energia kinetyczna wahadła zamienia się w energię potencjalną (jest to energia siły sprężystości i grawitacji) i odwrotnie. Siły tarcia stopniowo przekształcają tę energię kinetyczną w ciepło, dzięki czemu amplituda oscylacji stopniowo maleje.
Sprawdź jak taki mechanicznysystem, a także stworzyć własny chronometr, możesz iz drewna. Gumowy silnik ponownie będzie działał jako źródło energii dla takiego urządzenia, a aby uruchomić chronometr na określony czas (w tym przypadku stoper działa w interwale do 20 minut) wystarczy przesunąć wskazówkę o określoną wartość. Oczywiście najpierw musisz zostać zegarmistrzem i złożyć otwarty mechanizm zębaty. W tym przypadku dokładność jest ważniejsza niż kiedykolwiek.
Tramwajowy. Moment obrotowy, transformacja potencjalnej energii napięcia na pracę mechaniczną
Poczuj się jak Fedor Pirotsky,wynalazca pierwszego tramwaju elektrycznego w Rosji, jest to możliwe za pomocą modelu. Ale najpierw lepiej zrozumieć, w jaki sposób tramwaj jest wprawiany w ruch. Przodkiem transportu elektrycznego był prosty tramwaj konny, w którym konie ciągnęły po szynach wagon z pasażerami. Wraz z nadejściem wieku elektrycznego napędzane są silniki.
W nowoczesnych tramwajach najczęściej używanySilniki trakcyjne prądu stałego, ponieważ jest to prąd pobierany przez system tramwajowy. Ale elektronika umożliwia zamianę prądu stałego na prąd przemienny, co oznacza, że silniki prądu przemiennego mogą być również używane w wyposażaniu tramwajów. Co więcej, w przeciwieństwie do silników prądu stałego, nie mają zespołu szczotki kolektorowej, który szybko staje się bezużyteczny. To on stale potrzebuje napraw i konserwacji.
Aby przenieść energię z silnika na oś zestawu kołowego, samochody są wyposażone w przekładnię kardana, która składa się odpowiednio z mechanicznej skrzyni biegów i wału kardana.
Aby zbudować własną skrzynię biegów, potrzebujeszNiewielki wysiłek, jeśli obliczenia są już wykonane za Ciebie. Mechanizm ten oparty jest na funkcji redukcji - zmniejszeniu wysiłku potrzebnego do napędzenia urządzenia, które przekształca przekazaną moc w użyteczną pracę. Najłatwiej to zrobić za pomocą pary połączonych ze sobą cylindrycznych kół zębatych o różnych średnicach: koło napędowe jest mniejsze.
W drewnianym modelu linii tramwajowejnie potrzeba prądu. Oprócz tego, że połączenie nie wymaga nawet kleju, a wszystkie materiały wykonane są z drewna, jako źródło energii wykorzystywany jest ten sam gumowy silnik, który należy nakręcić – zgodnie z zasadą naciągu sprężyny. Przekształcenie energii w energię obrotową, podobnie jak w prawdziwym tramwaju, następuje za pomocą przekładni zębatej. Ponadto tramwaj może poruszać się po prostu dzięki różnicy wysokości, wtedy ponownie następuje konwersja energii potencjalnej na energię kinetyczną.
Silnik pneumatyczny. Zamiana energii sprężania na pracę mechaniczną
Silnik pneumatyczny został wynaleziony dawno temu,praktycznie spełniając odwieczne marzenie ludzkości: otrzymać energię z powietrza. Inną rzeczą jest to, że najpierw to powietrze musi zostać sprężone, co oczywiście wymaga również znacznej energii. Oczywiście zastosowanie silników i napędów pneumatycznych znacznie rozszerza zakres różnych urządzeń, gdy wymagane jest zwiększone bezpieczeństwo, a użycie energii elektrycznej lub substancji palnych nie jest możliwe.
I taka zasada fizyczna może mieć zastosowaniebyć wielkim tłumem. Prawie wszyscy zostali pokonani przez prąd. Historia pamięta jednak zarówno pocztę pneumatyczną, jak i nawet kolej pneumatyczną. W 1861 roku w Petersburgu zbudowano pierwszą w historii lokomotywę z napędem pneumatycznym. Został nazwany na cześć swojego twórcy – ducha Baranowskiego.
Co dziwne, silnik pneumatyczny można złożyć izrobiony z drewna. Co więcej, prawie kompletny odpowiednik teraźniejszości, w tym obrotomierz. Do uruchomienia silnika potrzebne jest oczywiście powietrze. Aby nie odejść od paradygmatu - tylko drewno i guma, twórcy projektanta sugerują użycie zwykłego balonu, który można nadmuchać i podłączyć do silnika za pomocą specjalnych dysz i dzwonka. W takim przypadku powietrze będzie napędzać tłoki urządzenia pneumatycznego i wytwarzać energię kinetyczną.
Arcballista. Zamiana energii naprężenia na energię lotu
Broń miotana była używana przez ludzidość dawno temu - w starożytnym świecie i średniowieczu. Jednak nawet dzisiaj można znaleźć podobną broń, szczególnie w sporcie, gdzie używa się łuków i kusz. Działanie takich narzędzi opiera się na zamianie wysiłku mięśni człowieka w energię lotu. Aby zwiększyć tę energię, można akumulować energię potencjalną za pomocą elementów sprężystych lub przeciwwagi. W łuku lub kuszy jest to sznurek.
Hipertroficzna wersja kuszy - arcballista- był używany jako broń oblężnicza podczas zdobywania miast i fortec. Dziób, którego długość dochodziła do 3,5 m, był przymocowany do masywnej drewnianej skrzyni na drewnianej ramie wózka, umieszczonej na dwóch kołach o dużej średnicy. Cięciwę naciągnął artylerzysta za pomocą bramki zamontowanej na ramie. Dziś oczywiście takie urządzenia można znaleźć tylko w grach komputerowych. To prawda, że właśnie wtedy położono podwaliny pod artylerię.
Klasyczny pojazd wojskowy w formie drewnianego modeluraczej nie uda się uchwycić prawdziwego zamku, ale będzie można zagrać w „analogową” grę komputerową. Model składa się z dwóch części: zespołu odpalającego i podstawy z regulowanymi wspornikami, stabilizuje konstrukcję podczas strzelania. A taki arcballista strzela drewnianymi śrubami. W razie potrzeby możesz oczywiście uruchomić coś innego. Trzeba pamiętać, jak każdy artylerzysta, że do umiejętnego uderzenia trzeba odpowiednio ustawić kąt w pionie i poziomie, a nie tylko aktywować spust.
To, że drewniane zabawki są przestarzałe, może być łatweobalić, pokazując jeden z tych modeli. A jeśli porozmawiasz również o prawach fizyki, które je wprawiają, wyprowadzisz kilka wzorów i narysujesz kierunek wektorów sił biorących udział w tworzeniu różnych rodzajów energii, to samo słowo „projektant” nie będzie odnosić się już do modeli, ale do ich właścicieli.
Jeśli zdecydujesz się na zakup dowolnego zkonstruktorzy używają kodu promocyjnego HIGHTECH, daje to 20% rabatu. Teraz w katalogu UGEARS są 73 modele, w tym prawdziwy zamykany sejf, samochód sportowy i rower, pistolet, skrzynia z sekretem, duża lokomotywa z tendrem.
Czytaj także
Znaleziono najodleglejszą i najstarszą galaktykę we Wszechświecie
20 nowych gatunków zwierząt i roślin znalezionych w Andach
Naukowcy odkryli, gdzie czerwone olbrzymy zniknęły ze środka Drogi Mlecznej