Машина Голдберга, поливающая растения - Джанибеков Тимур

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 поливать растение.

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. Машинка с зажженной свечой катится и пережигает нить.
2. Теннисный мяч, подвешенный на нити, под действием силы тяжести падает вниз.
3. Рычаг, уравновешенный мячом для пинг понга и игрушкой, приводится в движение упавшим теннисным мячом.
4. Теннисный мяч, спустившись по наклонной плоскости, сталкивается с резиновым мячом.
5. Резиновый мяч, приведенный в движение, сталкивается с покоящейся машинкой.
6. Машинка скатывается по наклонной плоскости и врезается в стакан с водой. Вода выливается в растение.

Материалы и предметы для создания проекта

• Резиновый мяч
• Теннисный мяч
• Мяч для пинг понга
• Картонная коробка
• Плинтус
• 2 машинки
• Игрушка (резиновая курица)
• Пластиковый стаканчик
• Деревянная дощечка
• Саморезы
• Скотч
• Свеча
• Растение

Инструменты для создания проекта

• Молоток
• Клей-пистолет с клеевыми патронами

Этапы создания проекта

Срок	Задача	Возникающие проблемы	Что сделано к сроку
10.04.20	Придумать основной сюжет для действий Машины Голдберга. Определить конкретные шаги и их последовательность в машине.		Определен основной сюжет.
15.04.20	Окончательно определить последовательность действий машины Голдберга. Нарисовать схему поочередных шагов.		Определена последовательность, сделан набросок действий.
20.04.20	Наметить, из каких материалов будет собран проект.	Материалы было решено искать среди остатков от ремонта.	Все шаги были проанализированы и на основе этого необходимые материалы были найдены.
25.04.20	Найти предметы и инструменты для создания Машины.		Было найдено все необходимое.
27.04.20	Начало расчетов.	Возникли проблемы с решением задач.	Определились до конца с расчетами.
03.05.20	Продолжение расчетов.	Трудности с определением, какие законы необходимо применять при том или ином шаге.	Выполнили часть расчетов.
10.05.20	Закончить с расчетами.		Все расчёты были подготовлены.
12.05.20	Работа над первым и вторым шагами. Устранение технических неполадок.		Закончил работу над первыми шагами. Приступил к выполнению нового шага работы.
16.05.20	Сделать рычаг, расположить его так, чтобы шарик скатывался прямо на наклонную плоскость.	Запись уравнения равновесия рычага и расчет расположения игрушки на нем для положения равновесия.	Рычаг сделан.
20.05.20	Установка наклонных плоскостей	Достаточно сложно установить наклонную плоскость ровно, чтобы предметы катились и съезжали по ней без падений.	Окончание работ над данным шагом.
25.05.20	Установка стакана с водой на запланированном месте.	Поиск сухого растения.	В результате было создано последнее действие машины
06.06.20	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.
19.06.20	Создать вики-страницу проекта.		Результатом является данная страница.

Расчеты элементов проекта

• Расчёт силы реакции опоры покоящейся машинки, нагруженной свечой: https://drive.google.com/file/d/19nwguWMAhPAs2gQ4FIUlGeCyqpS3ZHNJ/view?usp=sharing
• Расчёт силы натяжения нити, на которую подвешен теннисный мяч: https://drive.google.com/file/d/1N8ieLRoT_nSLp5YAsrqJnlZ09B1J8Mhh/view?usp=sharing
• Расчёт времени падения теннисного мяча: https://drive.google.com/file/d/1wQAAp0H5Ffx1UIbY42tYBMTzpqomh-_m/view?usp=sharing
• Расчёт плеча рычага, находящегося в равновесии: https://drive.google.com/file/d/1hqxW0GIKWuYw-go-sG3TcWnHt4B95tgl/view?usp=sharing
• Расчёт средней скорости движения по наклонной плоскости: https://drive.google.com/file/d/19zPdmHKAcOuNNs236N9ZSCLUBeXokfPX/view?usp=sharing

Общая схема и видео машины Голдберга в действии

• Общая схема - https://drive.google.com/file/d/1DX-gI87cSw98VQ56mTT2dgLKG2_TPVLd/view?usp=sharing
• Видео машины Голдберга в действии: https://drive.google.com/file/d/16gScsY03y6PhCZpTVXWBJQWT6bndP3xa/view?usp=sharing
• Замедленное видео: https://drive.google.com/file/d/1vGvIhDUgJydvyhkIsh5SZXcZjSHQKI7s/view?usp=sharing

Результаты по проекту

Машина Голдберга выполняет необходимую задачу: опрокидывает стакан с водой в растение. В процессе работы были выполнены все необходимые измерения и расчёты, произведены 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