Редактирование: Машина Голдберга, делающая селфи

'''Машина Голдберга''' – это механизм, выполняющий очень простое действие посредством длинной последовательности взаимодействий по «принципу домино».

== Описание ==

=== Актуальность проблемы ===
Актуальность данного проекта заключается в практическом применении курса теоретической механики и классической физики при создании проекта.

=== Цель работы ===
Создать машину Голдберга,выполняющую ряд действий, приводящих к фотографированию людей.

=== Задачи, решаемые при выполнении работы ===
* Определить последовательность действий, которые будут выполняться машиной Голдберга
* Подобрать необходимые материалы, предметы и инструменты для создания проекта
* Произвести расчеты и вычисления для определения параметров отдельных частей проекта
* Создать схему машины Голдберга
* Сделать отдельные части проекта
* Собрать машину Голдберга
* Произвести пробные запуски и устранить недочеты
* Смонтировать видео
* Произвести показательный запуск машины Голдберга
* Создать вики-страницу проекта

=== Состав проектной команды ===
Группа 13151/2:
* Атюшева Виктория
* Дунаев Никита
* Иванов Александр
* Калашников Егор
* Кожусь Алексей
* Макарцев Павел
* Мирзаханян Баграт
* Нарядчикова Екатерина
* Пономарев Никита
* Федорова Александра
* Федорченко Илларион
* Южаков Лев

== Работа по проекту ==

=== Действия, выполняемые машиной Голдберга ===
[[File:Abcd123.jpg|thumb|Схема установки машины Голдберга, делающей селфи]]
# Выведение из равновесия шарика магнитом
# Молоток сбивает домино
# Падающее домино сбивает шарик
# Шарик попадает в корзинку
# Корзинка с шариком нажимает кнопку включения вентилятора
# Вентилятор приводит в движение кораблик
# Плывущий кораблик сбивает шарик
# Шарик прокалывает шар, наполненный водой
# Вытолкнутый водой шарик попадает в корзину, которая затем скатывается по наклонной плоскости
# Корзина толкает брусок
# Брусок приводит в действие рогатку
# Летящий шарик попадает в воронку
# Шарик, спустившийся по воронке, накатывается на стилус и толкает его
# Стилус нажимает на кнопку фотографирования на телефоне

=== Материалы и предметы, используемые в работе ===
* Шарики
* Проволока
* Магниты
* Молоток
* Домино
* Пластиковые бутылки
* Нитки
* Вентилятор
* Пенопласт
* Бумага
* Иголки
* Воздушный шар
* Рогатка
* Воронка
* Лампочка
* Стилус
* Телефон
* Древесина
* Клей
* Крепежные уголки
* Саморезы

=== Инструменты, необходимые для создания проекта ===
* Отвертки
* Пила
* Молоток

=== Этапы создания проекта ===
{| class="wikitable"
|-
! Срок !! Задача !! Возникающие проблемы !! Что сделано к сроку
|-
| 21.02.19 || Разработка плана проекта  || Разрозненность мнений членов команды || Определена последовательность действий, выполняемых машиной 
|-
| 07.03.19 ||  ||  || 
|-
| 21.03.19 || Расчет этапов проекта  || Сложности в решении задач || Теоретически рассчитаны этапы проекта
|-
| 04.04.19 || Начальная сборка проекта || Трудности с поиском подходящих материалов, неумение работать с некоторыми инструментами || Создан стенд, на котором будут размещены элементы машины
|-
| 18.04.19 || Конец сборки проекта || Текст ячейки || Текст ячейки
|-
| 02.05.19 || Пробный запуск машины || Текст ячейки || Текст ячейки
|-
| 16.05.19 || Устранение недочетов || Текст ячейки || Текст ячейки
|-
| 30.05.19 || Оформление работы в электронном виде || Отсутствие знаний в области создания вики-страниц || Создана вики-страница проекта
|}

==Расчеты элементов проекта==

*Задача 1. (Кожусь Алексей) Определение силы магнита, необходимой для выведения дощечки из пазов 

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:Zadacha1.jpg|thumb|]]
::<math>Дано:</math>
::<math>m_{1} = 0{,}01~кг</math>
::<math>m_{2} = 0{,}2~кг</math>
::<math>μ = 0{,}5~</math>

::<math>Найти:~F</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>F = 0{,}5\cdot (0{,}01+0{,}2)~кг\cdot 10~м/с^{2} = 1{,}05~H</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>F = 1{,}05~H</math>

</div>
</div>


*Задача 2. Определение высоты подвеса молотка и его конечной скорости

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:2zadacha.jpg|thumb|]]
::<math>Дано:</math>
::<math>M = 0{,}8~кг</math>
::<math>l = 0{,}2~м</math>
::<math>T = 5~Н</math>
::<math>h = 0{,}04~м</math>
::<math>x = 0{,}01~м</math>
::<math>m = 0{,}005~кг</math>

::<math>Найти:~H{,}~u</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>H = 0{,}5\cdot (\frac {5~Н\cdot 0{,}2~м}{0{,}8~кг \cdot 10~м/с^{2}}-0{,}01~м)+0{,}04~м = 0{,}01~м</math>
::<math>u = \frac {0{,}8~кг}{0{,}005~кг}\cdot \sqrt {\frac {5~Н\cdot 0{,}2~м-0{,}8~кг\cdot 10~м/с^{2} \cdot 0{,}01~м}{0{,}8~кг} } = 0{,}02~м/с</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>H = 0{,}01~м</math>
::<math>u = 0{,}02~м/с</math>

</div>
</div>


*Задача 3. (Никита Дунаев) Определение скорости последней костяшки домино

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:3zadacha.jpg|thumb|]]
::<math>Дано:</math>
::<math>m_{1} = 0{,}005~кг</math>
::<math>v_{0} = 0{,}02~м/с</math>

::<math>Найти:~v</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>v = v_{0} = 0{,}02~м/с</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>v = 0{,}02~м/с</math>

</div>
</div>


*Задача 4. (Егор Калашников) Определение скорости, которую сообщила последняя костяшка домино шарику
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:4zadacha.jpg|thumb|]]
::<math>Дано:</math>
::<math>m_{1} = 0{,}005~кг</math>
::<math>v_{1} = 0{,}02~м/с</math>
::<math>m_{2} = 0{,}01~кг</math>
::<math>v_{2} = 0</math>

::<math>Найти:~u_{2}</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>u_{2} = \frac {2 \cdot 0{,}005~кг \cdot 0{,}02~м/с}{0{,}005~кг+0{,}01~кг} = 0{,}01~м/с</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>u_{2} = 0{,}01~м/с</math>

</div>
</div>


*Задача 5. (Баграт Мирзаханян) Определение скорости падающей корзины с грузом и давления, создаваемого корзиной на кнопку

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:5zadacha.jpg|thumb|]]
::<math>Дано:</math>
::<math>m = 0{,}01~кг</math>
::<math>M = 0{,}2~кг</math>
::<math>h = 0{,}06~м</math>
::<math>S = 0{,}1~м^{2}</math>

::<math>Найти:~u{,}~p</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>u = \frac{0{,}01~кг}{0{,}01~кг+0{,}2~кг} \cdot \sqrt{2 \cdot 0{,}06~м \cdot 0{,}1~м^{2}} = 0{,}03~м/с</math>
::<math>p = (0{,}2~кг+0{,}01~кг) \cdot \frac{10~м/с^{2}}{0{,}1~м^{2}} = 0{,}2~Па</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>u = 0{,}03~м/с</math>
::<math>p = 0{,}2~Па</math>

</div>
</div>


*Задача 6. (Павел Макарцев) Определение скорости, которую сообщил вентилятор кораблю

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:Pasha6.jpg|thumb]]
::<math>Дано:</math>
::<math>N = 2{,}7~Вт</math>
::<math>P = 0{,}5~Па</math>
::<math>a = 0{,}07~м</math>
::<math>b = 0{,}2~м</math>

::<math>Найти:~v</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>v = \frac{2{,}7~Вт}{0{,}07~м \cdot 0{,}2~м \cdot 0{,}5~Па} = 0{,}04~м/с</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>v = 0{,}04~м/с</math>

</div>
</div>


*Задача 7. (Виктория Атюшева) Определение скоростей корабля и шарика после столкновения

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:7Zadacha.jpg|thumb|]]
::<math>Дано:</math>
::<math>m_{1} = 0{,}025~кг</math>
::<math>v_{1} = 0{,}04~м/с</math>
::<math>m_{2} = 0{,}015~кг</math>
::<math>v_{2} = 0</math>

::<math>Найти:~u_{1}~u_{2}</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>u_{1} = 0{,}04~м/с \cdot \frac {0{,}025~кг-0{,}015~кг}{0{,}025~кг+0{,}015~кг} = 0{,}01~м/с</math>
::<math>u_{2} = \frac {2 \cdot 0{,}025~кг \cdot 0{,}04~м/с}{0{,}025~кг+0{,}015~кг} = 0{,}05~м/с</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>u_{1} = 0{,}01~м/с</math>
::<math>u_{2} = 0{,}05~м/с</math>

</div>
</div>


*Задача 8. (Александра Федорова) Определение времени движения тела

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:8Zadacha8.jpg|thumb|]]
::<math>Дано:</math>
::<math>v_{0} = 0{,}06~м/с</math>
::<math>a = 0{,}2~м/с^{2}</math>

::<math>Найти:~t</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>t = \frac{0{,}06~м/с}{0{,}2~м/с^{2}} = 0,3~с</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>t = 0,3~с</math>

</div>
</div>


*Задача 9. (Екатерина Нарядчикова) Определение высоты падения шарика

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:9Zadacha.jpg|thumb|]]
::<math>Дано:</math>
::<math>m_{1} = 0{,}012~кг</math>
::<math>v_{1} = 0{,}75~м/с</math>
::<math>m_{2} = 0{,}016~кг</math>
::<math>α = 30^{o}</math>

::<math>Найти:~h</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>h = \frac{0{,}016~кг \cdot (0{,}75~м/с \cdot sin30^{o})^{2}}{2 \cdot 0{,}012~кг \cdot 10~м/с^{2}} = 0{,}08~м</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>h = 0{,}08~м</math>

</div>
</div>


*Задача 10. (Илларион Федорченко) Определение пройденного по наклонной плоскости пути бруска

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:10Zadacha.jpg|thumb|]]
::<math>Дано:</math>
::<math>h = 0{,}035~м</math>
::<math>μ = 0{,}5~</math>
::<math>α = 30^{o}</math>

::<math>Найти:~S</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>S = \frac{0{,}035~м}{10~м/с^{2} \cdot (sin30^{o}-0{,}5 \cdot cos30^{o})} = 0{,}078~м</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>S = 0{,}078~м</math>

</div>
</div>


*Задача 11. (Никита Пономарев) Определение скорости шарика, вылетевшего из рогатки

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:11Zadacha.jpg|thumb|]]
::<math>Дано:</math>
::<math>m = 0{,}3~кг</math>
::<math>k = 0{,}5~\frac{H}{м^{2}}</math>
::<math>x = 0{,}03~м</math>

::<math>Найти:~v</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>v = 0{,}03~м \cdot \sqrt {\frac{0{,}5~\frac{H}{м^{2}}}{0{,}3~кг}} = 0{,}08~м/с</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>v = 0{,}08~м/с</math>

</div>
</div>


*Задача 12. (Александр Иванов) Определение высоты и дальности полета шарика, вылетевшего из рогатки

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:12Zadacha.jpg|thumb|]]
::<math>Дано:</math>
::<math>v = 0{,}08~м/с</math>
::<math>α = 30^{o}</math>

::<math>Найти:~h{,}~l</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>h = \frac{(0{,}08~м/с \cdot sin30^{o})^{2}}{2 \cdot 10~м/с^{2}} = 0{,}055~м</math>
::<math>l = \frac{(0{,}08~м/с)^{2} \cdot sin(2 \cdot 30^{o})}{10~м/с^{2}} = 0{,}076~м</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>h = 0{,}055~м</math>
::<math>l = 0{,}076~м</math>

</div>
</div>


*Задача 14. (Лев Южаков) Определение угла, на который отклонится стилус, подвешенный на нитях, после удара с мячиком

<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:14Zadacha.jpg|thumb|]]
::<math>Дано:</math>
::<math>m_{1} = 0{,}012~кг</math>
::<math>m_{2} = 0{,}016~кг</math>
::<math>v_{0} = 0{,}07~м/с</math>
::<math>R = 0{,}01~м</math>

::<math>Найти:~α</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>α = arccos(1-\frac{(0{,}012~кг \cdot 0{,}07~м/с)^{2}}{2 \cdot 10~м/с^{2} \cdot 0{,}01~м \cdot (0{,}016~кг)^{2}}) = 15^{o}</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>α = 15^{o}</math>

</div>
</div>

== Результаты по проекту ==
Видео запуска машины Голдберга.

{{#widget:YouTube|id=aBVaeESMvfM}}

== Используемые источники ==
# [https://dzhmao.ru/info/instruktsiya-po-okazaniyu-pervoy-dovrachebnoy-pomoshchi-.php Инструкция по оказанию первой доврачебной помощи]
# [https://ohranatruda.ru/ot_biblio/instructions/166/146184/ Инструкция по охране труда при работе с ручным инструментом]
# [https://ru.wikihow.com/%D1%81%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D0%B0%D1%82%D1%8C-%D0%BC%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D1%83-%D0%A0%D1%83%D0%B1%D0%B0-%D0%93%D0%BE%D0%BB%D0%B4%D0%B1%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B0-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%BC%D1%83 Как создать машину Руба Голдберга самому]
# [http://isopromat.ru/teormeh/kratkaja-teoria Краткая теория по теоретической механике]
# [https://ru.wikipedia.org/wiki/Машина_Голдберга Машина Голдберга]
# [http://dfkit.ru Методическое пособие по использованию 3D принтера DFKit]
# [http://dfkit.ru Методическое пособие по использованию ЧПУ лазерного станка DFKit]
# Примеры различных машин Голдберга:
     [https://www.youtube.com/watch?v=6FzUx2EFk8s 75 Rube Goldberg Ideas & Inventions | DoodleChaos]
     [https://www.youtube.com/watch?v=UFSn8IwgQfw The Dresser - Rube Goldberg Machine for Getting Dressed | Joseph's Machines]
     [https://www.youtube.com/watch?v=Di352crQeMA Marble run | Vivify cg]
     [https://www.youtube.com/watch?v=0tRaSUwh5gM Мастерская Голдберга | СПб и Мск | Лекториум]