Fysikens grundläggande lagar, kända från skolan, är vanligtvis lätta att komma ihåg. Men
Återskapa naturligtvis Newtons lagar självdet behövs inte varje dag: du behöver förklara dem för ditt barn, du vill testa dina kunskaper inom fysik, "spela" något konkret, inte digitala modeller, eller komma ihåg något som har glömts bort från skoldagarna. Inga laboratoriefaciliteter krävs för detta. Och du kan bara göra med modeller som består av trä och gummiband. UGEARS konstruktörer ger denna möjlighet. Det viktigaste är att observera församlingens noggrannhet, oavsett vad fysikens grundläggande lagar är, för att de ska fungera krävs också vissa villkor. Vi berättar vilka naturvetenskapliga kanoner som kan kontrolleras på trämodeller och vad som behövs för detta.
Monowheel. Mekanisk balans
Den elektriska enhjulingen idag har blivit nästan densammaen populär form av stadstransporter, som svävarbräda, elektrisk skoter eller cykel. Vilken hastighetsälskare kör - en elektrisk självbalanserande enhjuling - är bara en modern modifiering av enhjulingen, som var utbredd i slutet av 1800 - början av 1900-talet. Först då, istället för en elektrisk motor, använde de mänsklig muskelstyrka, som i fallet med en cykel. Men för balans behövdes bara talanger, skicklighet och erfarenhet istället för sensorer, gyroskop och accelerometrar.
Enhjulingsenheten bygger på principenmekanisk balans, vilket är viktigt att bibehålla under rörelse. Enhjulingen kan upprätthålla en upprätt position så länge hjulet hålls under masscentrum (som antyds av teorin om en inverterad pendel). Och den önskade positionen, som redan nämnts, ställs in av ryttaren. I själva verket är det personen som, omedvetet känner av var hans fordon faller, kompenserar för fallet genom att flytta hjulet till den punkt under honom, där masscentrum ligger. Det är viktigt att göra detta tills enhjulingen faller.
Encykelns acceleration bestämmer avståndet fråntyngdpunkten till kontaktpunkten och hjulets hastighet och rotationsriktning - kontaktplåstrets relativa position och därmed arten av accelerationsdynamiken. För att accelerera måste ryttaren därför flytta tyngdpunkten framåt, och om den saktar ner, bakåt. Och för att börja röra dig måste du faktiskt "falla" - bara en lutning av kroppen, rörelse av armarna eller höfterna för att ge enhjulingen acceleration.
UGEARS för att demonstrera dessa mekanikprinciperdet finns en självgående enhjuling. Trämodellen består av 300 delar, och den drivs av en gummimotor, som tack vare balansering (ingen förarbegåvning krävs här) gör att hjulet inte faller. När energin i gummimotorn tar slut tas benen som är fästa vid hjulet bort, och det börjar rotera som ett enkelt hjul och så småningom bara vänder sig vackert. Om du fixar benen så fortsätter den också att röra sig, men som ett balanserande hjul.
Kronometer. Pendeln och principen för mekaniska klockor
För första gången började människan mäta tiden med hjälp avmekaniska klockor i VIII-talet i Kina, varifrån tekniken för vätskeutsläppsmekanismen först kom till arabvärlden och sedan kom i en något annan form till Västeuropa. Där hade mekaniska klockor bara en timmes hand och sattes i rörelse genom att linda en kettlebell-mekanism. Klockan blev centrum för mänskligt liv - de installerades på de viktigaste stadshusens torn, de firade inte bara middag eller midnatt utan också kyrkliga helgdagar.
Förutom ratten som är bekant för alla,En mekanisk klocka består av en kraftkälla (detta kan vara antingen en vikt eller en fjäder), en flyktmekanism som förvandlar kontinuerlig rotation till en oscillerande eller fram- och återgående rörelse och en regulator - det kan vara en pendel eller en balans. Utlösningsmekanismen och motorn är vanligtvis förbundna med ett system av växlar.
Naturligtvis är mekaniska klockor inte lika exaktasom sina "ättlingar" till elektroniska eller kvarts. Felet kan variera från +40 till –20 sekunder per dag. Och idag är det mekaniska klockor som främst används för att upprätthålla traditioner.
En mekanisk klocka är baserad på ett system somkallas en pendel av fysiker. Det är ett mekaniskt system som utför mekaniska vibrationer medan det är upphängt i ett tyngdkraftsfält. I oscillationsprocessen blir pendelns kinetiska energi till potentiell energi (detta är energin hos elasticiteten och tyngdkraften) och vice versa. Och friktionskrafterna omvandlar gradvis denna kinetiska energi till värme, på grund av vilken svängningens amplitud gradvis minskar.
Kontrollera hur en sådan mekanisksystem, samt skapa din egen kronometer, kan du också av trä. Gummimotorn kommer igen att fungera som en energikälla för en sådan anordning, och för att starta kronometern under en viss tid (i det här fallet fungerar timern i intervallet upp till 20 minuter), är det tillräckligt att flytta ratten med en viss mängd. Naturligtvis måste du först bli klocktillverkare och montera en mekanism med öppen växel. I detta fall är noggrannheten viktigare än någonsin.
Spårvagn. Moment, omvandling av potentiell spänningsenergi till mekaniskt arbete
Känns som Fedor Pirotsky,uppfinnaren av den första elektriska spårvagnen i Ryssland, det är möjligt med hjälp av modellen. Men först är det bättre att förstå hur spårvagnen faktiskt sätts i rörelse. Förfäder till elektrisk transport var en enkel hästspårvagn, där en vagn med passagerare drogs längs skenorna av hästar. Med den elektriska eran börjar motorerna drivas.
I moderna spårvagnar, den vanligasteDC-dragmotorer, eftersom detta är den ström som förbrukas av spårvagnssystemet. Men elektronik möjliggör omvandling av likström till växelström, vilket innebär att växelströmsmotorer också kan användas för att utrusta spårvagnar. Dessutom har de, till skillnad från likströmsmotorer, inte en kollektorborstsenhet som snabbt försämras. Det är han som ständigt behöver reparera och underhålla.
För att överföra energi från motorn till hjulsatsens axel är bilarna utrustade med en kardanreduktionsväxel, som består av en mekanisk växellåda respektive en kardanaxel.
För att bygga din egen växellåda behöver duinte mycket ansträngning om beräkningarna redan är gjorda för dig. Denna mekanism är baserad på reduktionsfunktionen - vilket minskar den ansträngning som krävs för att driva en enhet som omvandlar den överförda effekten till användbart arbete. Det enklaste sättet att göra detta är ett par sammankopplade cylindriska kugghjul med olika diametrar: drivväxeln är den mindre.
I trämodell av en spårvagnslinjeingen el behövs. Förutom att anslutningen inte ens kräver lim, och alla material är gjorda av trä, används samma gummimotor som energikälla, som måste lindas upp - enligt principen att spänna en fjäder. Omvandlingen av energi till rotationsenergi, precis som i en riktig spårvagn, sker på grund av en växeltransmission. Dessutom kan spårvagnen röra sig helt enkelt på grund av skillnaden i höjder, då sker återigen omvandlingen av potentiell energi till kinetisk energi.
Pneumatisk motor. Omvandling av kompressionsenergi till mekaniskt arbete
Luftmotorn uppfanns för länge sedan,praktiskt taget uppfylla mänsklighetens långvariga dröm: att ta emot energi från luften. En annan sak är att först måste denna luft komprimeras, vilket naturligtvis också kräver betydande energi. Naturligtvis utvidgar användningen av luftmotorer och drivenheter omfattningen av olika enheter avsevärt när det krävs ökad säkerhet och användning av el eller brandfarliga ämnen är inte möjlig.
Och en sådan fysisk princip kan ha tillämpningarvara en stor skara. Nästan alla besegrades av elektricitet. Historien minns dock både pneumatisk post och till och med den pneumatiska järnvägen. 1861 byggdes historiens första lok med pneumatisk drivning i St. Petersburg. Den fick sitt namn efter sin skapare - Baranovskys ande.
Konstigt nog kan luftmotorn monteras ochgjort av trä. Dessutom nästan en komplett analog för närvarande, inklusive en varvräknare. För att starta motorn krävs naturligtvis luft. För att inte avvika från paradigmet - bara trä och gummi, föreslår konstruktörerna att man använder en vanlig ballong, som kan pumpas upp och anslutas till motorn med speciella munstycken och en klocka. I detta fall kommer luften att sätta kolvarna i den pneumatiska enheten i rörelse och skapa kinetisk energi.
Arcballista. Omvandla spänningsenergi till flygsenergi
Kasta vapen användes av människorganska länge sedan - i den antika världen och medeltiden. Men idag kan du hitta liknande vapen, särskilt inom sport, där bågar och armbågar används. Driften av sådana vapen baseras på omvandlingen av mänskliga muskulösa ansträngningar till flygets energi. För att göra denna energi högre är det möjligt att ackumulera potentiell energi med elastiska element eller en motvikt. I en båge eller armbåge är detta en sträng.
Hypertroferad version av armbågen - arcballista- användes som ett belägringsvapen för att fånga städer och fästningar. Fören, vars längd nådde 3,5 m, fästes på en massiv trälåda på en trävagn, placerad på två hjul med stor diameter. Bowsträngen drogs av artilleristen med hjälp av en grind monterad på ramen. Idag finns naturligtvis sådana enheter bara i dataspel. Det är sant att grunden för artilleri lades just då.
Klassiskt militärfordon i form av en trämodellär osannolikt att kunna fånga ett riktigt slott, men det kommer att vara möjligt att spela ett "analogt" dataspel. Modellen består av två delar: en skjuten enhet och en bas med justerbara stöd, den stabiliserar strukturen under skjutningen. Och en sådan arcballista skjuter med träbultar. Om så önskas kan du naturligtvis starta något annat. Det är viktigt att komma ihåg, som alla artillerister, att för en kompetent strejk måste du ställa in vinkeln korrekt vertikalt och horisontellt och inte bara aktivera avtryckaren.
Att träleksaker är föråldrade kan enkelt varamotbevisa genom att visa en av dessa modeller. Och om du också pratar om fysikens lagar som sätter dem i rörelse, härleder ett par formler och drar riktningen för de kraftvektorer som är involverade i skapandet av olika typer av energier, då kommer ordet "designer" inte längre att hänvisa till modeller utan till deras ägare.
Om du väljer att köpa en avkonstruktörer, använd kampanjkoden HIGHTECH, det ger 20% rabatt. Nu finns det 73 modeller i UGEARS-katalogen, inklusive ett riktigt låsbart värdeskåp, en sportbil och en cykel, en pistol, en låda med en hemlighet, ett stort lok med ett anbud.
Läs också
Den mest avlägsna och forntida galaxen i universum har hittats
20 nya djurarter och växter som finns i Anderna
Forskare har fått reda på var de röda jättarna försvann från Vintergatans centrum