Машина Голдберга, доставляющая корм кошке - Попов Андрей

Машина Голдберга (машина Руба Голдберга; машина Робинсона-Голдберга; Машина Робинсона или заумная машина) — это устройство, которое выполняет очень простое действие чрезвычайно сложным образом — как правило, посредством длинной последовательности взаимодействий по «принципу домино».

Описание

Актуальность

Актуальность данного проекта состоит в том, что в процессе создания машины Голдберга применяются знания по курсу теоретической механики, также можно научиться нестандартно использовать подручные материалы.

Цель проекта

Создать машину Голдберга, которая посредством выполнения цепочки действий, будет насыпать корм в миску.

Задачи проекта

1. Определить последовательность действий, которые будут выполняться машиной Голдберга
2. Создать схему машины Голдберга
3. выбрать необходимые для создания проекта материалы, предметы и инструменты из имеющихся дома
4. Произвести необходимые расчеты
5. Сделать отдельные части проекта
6. Собрать машину Голдберга
7. Произвести пробные запуски и устранить недочеты
8. Произвести показательный запуск машины Голдберга
9. Снять результат на видео
10. Создать вики-страницу проекта

Работа по проекту

Действия, выполняемые машиной Голдберга

1. Свеча сжигает нитку, нитка рвётся.
2. Нитка приводит в движение держатель с пружиной, шар под действием силы тяжести катится по наклонной плоскости вниз.
3. Вылетевший из спуска шар приводит в движение рычаг
4. Плечо рычага толкает шарнир, шарнир сталкивает домино
5. Домино на краю стола падает на держатель дна стакана, в котором находится корм. Корм сыпется в миску.

Материалы и предметы для создания проекта

• Мячик
• Нитка
• Двойной скотч
• ДСП
• Домино
• Картон
• Фанера
• Пластиковый стаканчик
• Деревянная плоская палка
• Пластмассовый уголок
• Стяжки
• Гвозди
• Саморезы
• Гайки
• Деревянная балка
• Корм
• Миска

Инструменты для создания проекта

• Дрель
• Отвёртки
• Плоскогубцы

Этапы создания проекта

Срок	Задача	Возникающие проблемы	Что сделано к сроку
08.04.20	Придумать основной сюжет для действий Машины Голдберга. Определить конкретные шаги и их последовательность в машине.		Определен основной сюжет.
01.04.20	Окончательно определить последовательность действий машины Голдберга. Нарисовать схему поочередных шагов.		Определена последовательность, сделан набросок действий.
01.04.20	Наметить, из каких материалов будет собран проект.	Материалы было решено искать среди остатков от производства. Взяли все, что было не жалко.	Все шаги были проанализированы и на основе этого необходимые материалы были найдены.
12.04.20	Найти предметы и инструменты для создания Машины.		Было найдено все необходимое.
12.04.20	Начало расчетов.	Возникли проблемы с решением задач.	Определились до конца с расчетами.
15.04.20	Продолжение расчетов.	Трудности с определением, какие законы необходимо применять при том или ином шаге.	Выполнили часть расчетов.
19.04.20	Закончить с расчетами.		Все расчёты были подготовлены.
22.04.20	Работа над первым и вторым шагами. Устранение технических неполадок.		Закончил работу над первыми шагами. Приступил к выполнению нового шага работы.
26.04.20	Сделать рычаг, расположить его так, чтобы шарик скатывался прямо в пластиковый стаканчик.	Расчёт центра тяжести балки.	Рычаг сделан.
03.05.20	Установка импровизированного стола для домино.	Достаточно долго и нервно расставлять домино перед каждым запуском.	Окончание работ над данным шагом.
03.05.20	Установка стакана с кормом на запланированном месте.	Поиск голодной кошки.	В результате было создано последнее действие машины
06.05.20	Съемка и монтирование видео. Подробное описание машины. Описание и решение всех задач.	Несколько раз нужно было протестироввать машину.	Все задачи решены и записаны на листы А4. Работу машины Голдберга снял на телефон.
10.05.20	Создать вики-страницу проекта.		Результатом является данная страница.

Расчеты элементов проекта

• Расчёт силы натяжение нити для запуска всей машины:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/33/FP2ZM9uTnWI.jpg
• Расчёт длин плеч рычага(в начальный момент времени в системе - равновесие): https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bc/%D0%A0%D1%8B%D1%87%D0%B0%D0%B3.jpg
• Расчёт траектории падения шарика: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1b/VdIPa_3hYr0.jpg
• Расчёт силы реакции опоры одной домино на горизонтальную плоскость: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4e/%D0%A0%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%8B.jpg
• Расчёт силы реакции опоры шарика в момент, когда он покоится: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/04/%D0%9D%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_5_%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%B0.jpg

Поэтапные схемы машины Голдберга

• 1 и 2 действия:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/46/P8KfwWBYHWQ.jpg ;
• 3 действие: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2c/%D0%9D%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D1%84%D0%B0%D0%B9%D0%BB-1.jpg ;
• 4 и 5 действия: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ec/%D0%9D%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D1%84%D0%B0%D0%B9%D0%BB-2.jpg ;

Видео машины Голдберга в действии: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:%D0%9C%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%B0_%D0%93%D0%BE%D0%BB%D0%B4%D0%B1%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B0.webm

Результаты по проекту

Машина Голдберга выполняет необходимую задачу: доставляет корм для кошки в миску. В процессе работы были выполнены все необходимые измерения и расчёты, произведене многочисленные пробные запуски. Конфигурация машины менялась несколько раз пока не был достигнут оптимальный вариант.

Литература и ссылки

1. Как создать машину Руба Голдберга самому
2. Краткая теория по теоретической механике
3. Машина Голдберга
4. Методическое пособие по использованию 3D принтера DFKit
5. Методическое пособие по использованию ЧПУ лазерного станка DFKit
6. Примеры различных машин Голдберга:

    75 Rube Goldberg Ideas & Inventions | DoodleChaos
    The Dresser - Rube Goldberg Machine for Getting Dressed | Joseph's Machines
    Marble run | Vivify cg
    Мастерская Голдберга | СПб и Мск | Лекториум