Машина Голдберга "HungryDog"

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 заключается в том, что при создании машины Голдберга можно найти практическое применение курсу теоретической механики.Конструирование машины позволяет наглядно продемонстрировать многие законы теоретической механики и классической физики в действии, а также сделать процесс обучения студентов увлекательным.

Цель проекта

Создать машину Голдберга, которая будет выполнять цепочку разнообразных действий, для того чтобы помочь псу по кличке Black утолить голод, насыпав в его миску корм.

Задачи проекта

1. Определить последовательность действий, которые будут выполняться машиной Голдберга
2. Подобрать необходимые материалы, предметы и инструменты для создания проекта
3. Произвести расчеты и вычисления для определения параметров отдельных частей проекта
4. Создать схему машины Голдберга
5. Собрать машину Голдберга
6. Произвести пробные запуски и устранить недочеты
7. Смонтировать видео
8. Создать вики-страницу проекта

Автор проекта

Конюшенко Ангелина Cергеевна, ИСИ, группа 3130801/90011

Работа по проекту

Действия, выполняемые машиной Голдберга

1. Свечка пережигает веревку, которая удерживает маятник в неподвижном состоянии.
2. Маятник начинает движение и сбивает домино.
3. Цепная реакция домино доходит до двуплечего рычага №1, падает на его левое плечо, тем самым поднимая правое плечо, на котором находится мячик.
4. Рычаг №1 выводит мячик из состояния покоя и мячик начинает движение по желобу.
5. Скатившись по желобу мячик падает на двуплечий рычаг №2.
6. Плечо рычага, на которое упал мячик, опускается, другое поднимается.
7. Поднимающееся плечо рычага №2 приводит в действие двуплечий рычаг №3 (левое плечо поднимается, а правое опускается).
8. Опускающееся плечо рычага №3 тянет вниз привязанный к нему конец веревки, перекинутой через неподвижный блок (выступ в крыше).
9. Другой конец веревки поднимает перегородку коробки, в которой находится корм и корм начинает сыпаться по трубе в миску.

 Схема машины Голдберга:

https://drive.google.com/file/d/16rTIPUfv55FJt7BK2mwF8etAit-CoT_L/view?usp=sharing

Материалы и предметы для создания проекта

• Доски
• Нить
• Свеча
• Йо-йо (маятник)
• Мяч
• Железные сливы
• Деревянные подпорки
• Пластмассовая труба
• Гвозди
• Шурупы
• Коробка из-под обуви
• Миска
• Скотч

Инструменты для создания проекта

• Шуруповерт
• Ножницы
• Молоток

Этапы создания проекта

Срок	Задача	Возникающие проблемы	Что сделано к сроку
05.05.20	Определить последовательность действий машины Голдберга	Нет опыта в создании подобных машин, сложность в выборе идеи	Определена основная последовательность действий
10.05.20	Окончательно определить последовательность действий машины Голдберга	Не возникло проблем	Определена окончательная последовательность действий, сделан набросок машины.
17.05.20	Найти материалы и предметы для создания машины	Материалы были взяты из дома, недостающие были найдены в строящейся бане	Необходимые предметы и материалы найдены
19.05.20	Разбор этапов для расчетов, начало расчетов	Сложности в формулировке задач для расчетов, также возникают проблемы в самих расчетах.	Сделаны некоторые расчеты и решены возникшие проблемы
24.05.20	Окончание расчетов	Не возникло проблем	Расчеты окончены
04.06.20	Сборка всех элементов машины Голдберга вместе, проведение первых запусков.	Выявлена проблема с траекторией мяча, рычаг №2 не толкает рычаг №3	Проблемы решены, машина Голдберга собрана, проведены первые запуски
08.06.20	Съемка и монтирование видео.	Не возникло проблем	Видео готово к загрузке
10.06.20	Создание вики-страницы проекта	Отсутствие опыта в создании вики-страницы	Результатом является данная страница

Расчеты элементов проекта

Статика и кинематика(2 семестр)

1 Расчет силы натяжения нити, удерживающей шарик маятника в неподвижном положении https://drive.google.com/file/d/1iP_txMltZyZ0NgXLyrSbmJLKDCd9ovOI/view?usp=sharing

2 Расчет силы, действующей на первое домино, достаточной для его падения https://drive.google.com/file/d/1H8hucAEz-Vg_c5RPah7CGNvO6c1sefqh/view?usp=sharing

3 Расчет длин плеч рычага №1 для того, чтобы домино смогло поднять плечо рычага, на котором находится мяч https://drive.google.com/file/d/1lPhHujDRwRJYtIz1HPP4_nvgfBnJ7yaD/view?usp=sharing

4 Расчет скорости мяча, скатывающегося по желобу, в конце пути https://drive.google.com/file/d/1dqti_bSZypWr3BS7V2KXdNPsZZOdEyWJ/view?usp=sharing

5 Расчет расстояния, на которое надо отставить рычаг №2, чтобы на него упал мяч https://drive.google.com/file/d/1EEfrqnCOavHUHvk7htpIY3OaQbL3ihR4/view?usp=sharing

6 Расчет силы, с которой мяч должен ударить по рычагу №2, чтобы поднять левое плечо рычага №3 https://drive.google.com/file/d/1mcBwLGoah4CWoquXmE7UkXHW7mQGDmLK/view?usp=sharing

Динамика(3 семестр)

1 Расчет силы натяжения нити, удерживающей шарик маятника и скорости шарика https://drive.google.com/file/d/1FNliLlXSsAdL-4oEsvHEoJ_zAGau-nTY/view?usp=sharing

2 Расчет угла, на который надо отклонить шарик маятника, чтобы он ударил первое домино https://drive.google.com/file/d/17xMl6139UGsuC6XuXeZr24vwsjdbdfp8/view?usp=sharing

3 Расчет угла, на который наклонен желоб https://drive.google.com/file/d/1qneO1O47AMbfcomY5R-vSek9UKl1nFaX/view?usp=sharing

4 Расчет скорости в конце пути по наклонному желобу https://drive.google.com/file/d/1bxM2tmnEX85-F-xZX9fI1HM2Aa200G18/view?usp=sharing

5 Расчет скорости мячика перед столкновением со вторым рычагом https://drive.google.com/file/d/1XlCesU_m9EavNPQ_yTQRyFLrsv86Rx4q/view?usp=sharing

Результаты по проекту

Машина Голдберга выполняет необходимую задачу: насыпает корм голодному псу. В процессе расчетов и пробных запусков пришлось убрать или изменить некоторые этапы.

Видео запуска машины Голдберга: https://drive.google.com/file/d/1Lpp3351sRAng6amH9tyQcLKwhOKOJL3U/view?usp=sharing

Литература и ссылки

1. Краткая теория по теоретической механике
2. Что такое машина Голдберга?
3. Инструкция по охране труда при работе с ручным инструментом