Машина Голдберга - лед в стакан с соком. Козодаева В.С. 3150801/90003

Машина Голдберга — устройство, которое выполняет очень простое действие чрезвычайно сложным образом — как правило, посредством длинной последовательности взаимодействий.

Описание

Актуальность

Нестандартный подход к обучению, использование пройденного материала по курсу теоретической механики, применение гибкого мышления - составляющие актуальности данного проекта. Для инженера важен практический подход к усвоению теории. При создании машины Голдберга были использованы подручные материалы (шарик, стакан, бруски, гвозди). На основе простой схемы был выполнен сам проект. Анализ позволил убедиться в работе машины.

Цель проекта

Создать машину Голдберга, которая посредством выполнения цепочки действий, будет доставлять лед в стакан с соком.

Задачи проекта

1. Придумать последовательность действий для проекта
2. Создать схему машины Голдберга, провести мысленный эксперимент
3. Выбрать необходимые для создания проекта материалы, предметы и инструменты из имеющихся дома
4. Собрать машину Голдберга
5. Произвести пробные запуски и устранить недочеты
6. Произвести показательный запуск машины Голдберга
7. Снять результат на видео
8. Провести анализ и сделать необходимые расчеты
9. Создать вики-страницу проекта

Действия, выполняемые машиной Голдберга

1. Зажигалка сжигает нитку, нитка рвётся
2. В движение приводится математический маятник
3. Маятник подталкивает брусок, который изначально покоится на горизонтальной поверхности
4. Брусок падает на правое плечо рычага, который изначально находится в равновесии
5. Изменение рычага приводит шарик в движение, затем шарик подталкивает лед в стакан с соком

Материалы и предметы для создания проекта

• Нитки (нерастяжимые)
• Замок
• Брусок
• Доски
• Гвозди
• Стакан
• Зажигалка
• Небольшой кусок льда
• Саморезы
• Гайки
• Деревянная балка

Инструменты для создания проекта

• Молоток
• Дрель

Этапы создания проекта

Срок	Задача	Возникающие проблемы	Что сделано к сроку
08.04.20	Примерно придумать действия для Машины Голдберга. Проработать мысленно шаги и их последовательность в машине.		Определены основные действия.
2.05.20	Окончательно разобрать последовательности действий машины Голдберга. Создать схему.		Продумана последовательность, сделаны черновые варианты схемы.
02.05.20	Продумать материалы для создания проекта.	Материалы были найдены в мастерской и дома.	После анализа действий были подобраны (по размеру и весу) необходимые предметы и детали.
3.05.20	Необходимо подобрать инструменты для создания Машины.		Молоток дрель были найдены.
4.05.20	Анализ и необходимые расчеты.	Присутствует динамика, хотя задачи нужно выбрать только на кинематику и статику.	Анализ и расчеты практически доделаны
5.05.20	Продолжение расчетов.	Трудности с определением, какие законы необходимо применять при том или ином шаге.	Выполнили часть расчетов.
6.05.20	Закончить с расчетами.		Все расчёты были подготовлены.
7.05.20	Работа над действиями. Устранение нежелательных результатов.		Закончила общие работы. В общих чертах всё готово.
08.05.20	Стакан с соком и кусок льда подготовлены.	Произведены пробные запуски.	Финал готов.
08.05.20	Съемка на телефон. Создание видео. Анализ действий.	Было сделано несколько дублей.	Анализ и решения задач оформлены.
23.05.20	Создание страницы проекта в интернете.		Итог работы - данная вики-страница.

Расчеты элементов проекта

• Задача 1 - статика. Натяжение нити, которая удерживает замок. Ее пережигание влечет работу машины.
• Задача 2 - статика. Реакция опоры доски, лежащей на гвоздях.
• Задача 3 - кинематика. Падение бруска, что является аналогичным задачам на движение тела, брошенного горизонтально.
• Задача 4 - статика. Моменты сил, используемые при анализе рычага.
• Задача 5 - кинематика. Падение льда в стакан. Расчет времени полета и дальности с использованием кинематических формул.

• ВСЕ расчеты представлены по ссылке:https://drive.google.com/drive/folders/1WBXeSPqJ52oo7gzZZ8GKX4QyiWs0qK6x?usp=sharing
• ВИДЕО с работой машины: https://www.youtube.com/watch?v=Ied5N3xlVh4
• Общая схема проекта: https://drive.google.com/file/d/1lOfs4CKG8pBmrOl50S5wbru_fVzpAORK/view?usp=sharing

Результаты по проекту

Спустя некоторое время работы был выполнен проект - машина Голдберга, закидывающая небольшой кусок льда в стакан. С помощью практических действий и решений возникающих проблем была достигнута цель, то есть машина исправно работает. Были мною закреплены знания таких областей теоретической механики как СТАТИКА и КИНЕМАТИКА. Практическая работа позволила лучше разобраться в данных темах, развила терпение и пространственное мышление, что является необходимым для инженера.