Редактирование: Машина Голдберга "Полив рассады"

'''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===
Идея создания машины Голдберга, сложного механизма для осуществления простого действия, появилась ещё в ХХ веке, но такие устройства до сих пор не утратили актуальности из-за интересного процесса создания. Конструирование машины позволяет наглядно продемонстрировать многие законы теоретической механики и классической физики в действии. В данном проекте необходимо умение нестандартно использовать подручные материалы и различные инструменты.
===Цель проекта===
Создать машину Голдберга, которая будет выполнять определённую последовательность действий, в результате которых будет полита рассада. 
===Задачи проекта===
1.	Определить последовательность действий, которые будут выполняться в машине Голдберга.
2.	Создать схему машины Голдберга.
3.	Произвести необходимые расчеты.
4.	Подобрать необходимые для создания проекта материалы, предметы и инструменты.
5.	Создать отдельные части машины Голдберга.
6.	Произвести пробные запуски и устранить недочеты.
7.	Объединить части и произвести итоговое тестирование.
8.	Произвести показательный запуск машины Голдберга.
9.	Снять результат на видео.
10.	Создать вики-страницу проекта.
===Автор===
Студентка Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого инженерно-строительного института группы 3130801/90011 Марченко Елизавета Сергеевна. 
==Работа над проектом==
===Действия, выполняемые машиной Голдберга===
1.	Цилиндрический объект катится по наклонной поверхности, падает в ёмкость, прикреплённую к первому грузу, связанному со вторым грузом нерастяжимой нитью, перекинутой через неподвижный блок. 

2.	Первый груз вместе с цилиндрическим объектом перевешивают второй груз, система, состоящая из двух грузов, связанных нерастяжимой нитью, ёмкости и цилиндрического объекта, приходит в движение. 

3.	Рулетка освобождается от второго груза, приходит в движение и ударяется о стакан, приводя его в движение. Стакан, после удара рулеткой, катится по круговой траектории, поворачивается на 90.

4.	Стакан падает на ткань, с которой соскальзывает мячик. Мячик катится по наклонной плоскости и толкает свечку, стоящую на этой плоскости.

5.	Мячик и свечка врезаются в вертикальную плоскость, останавливаются. Свечка пережигает нитку, на которой крепится груз.

6.	Груз падает в сосуд с водой, тонет, вода в сосуде переливается через край в горшок с рассадой.

===Материалы и предметы для создания проекта===
•	Цилиндрический объект

•	Грузы

•	Рулетка

•	Нитки

•	Банки

•	Вода

•	Стакан

•	Ткань

•	Мячик

•	Свечка

•	Клей

•	Доски

•	Книги

•	Скотч

•	Стул

•	Шурупы

•	Табуретка

•	Бумага

===Инструменты для создания проекта===
•	Ножницы

•	Нож

•	Шуруповёрт

•	Шило

•	Пила
===Этапы создания проекта===
{| class="wikitable"
|-
! Срок !! Задача !! Воникшие проблемы !! Выполненные работы
|-
| 30.03.20 || Придумать основной сюжет для действий машины Голдберга. Определить последовательность действий в машине. || Сложно совместить различные шаги друг с другом, чтобы создать единую машину. || Предварительно определена последовательность действий.
|-
| 06.04.20 || Окончательно определить последовательность действий
 машины Голдберга. Нарисовать схему установки.
 || Проблемы с графическим изображением машины Голдберга на плоскости в виде чертежа. || Окончательно определена последовательность действий и нарисована схема установки.
|-
| 13.04.20 ||Продумать, из каких материалов будет собран проект, где их можно найти и взять. || Проблем не возникло. || Определены материалы, из которых будет собрана машина
|-
| 20.04.20 || Собрать предметы и инструменты, необходимые для создания машины. || Нехватка некоторых материалов. Сложность их нахождения из-за карантинных мер во время пандемии коронавируса. || Собраны все необходимые предметы и инструменты для машины.
|-
| 23.04.20 || Выполнить расчеты элементов машины. || Проблем не возникло. || Выполнены расчёты элементов машины Голдберга. Решены необходимые задачи.
|-
| 24.04.20 || Создание и тестирование 1 и 2 действия в машине. || Цилиндрический объект не попадает в сосуд, прикреплённый к 1 грузу, когда скатывается по наклонной плоскости. || 1 и 2 действия в машине собраны и работают.
|-
| 26.04.20 || Создание и тестирование 3 и 4 действия в машине. || После того, как стакан падает на ткань, мячик не начинает двигаться. || 3 и 4 действия в машине собраны и работают.
|-
| 27.04.20 || Создание и тестирование 5 и 6 действия в машине. || Нитка перегорает очень долго. || 5 и 6 действия в машине собраны и работают.
|-
| 28.04.20 || Сборка всех действий машины и тестирование её работы. || Не все шаги в машине выполняются. || Все части машины, собранные ранее, были совмещены вместе. 
|-
| 02.05.20 ||Финальный запуск машины и видеосъёмка. || Лишь после многих попыток запуска машины удалось записать достаточно дублей для монтирования видео. || Записано много дублей для создания видео.
|-
| 11.05.20 || Смонтировать ролик. || Проблем не возникло. || Был смонтирован ролик, в котором показана работа машины Голдберга, разработанной в данном проекте.
|-
| 18.05.20 || Создание вики страницы проекта. || Отсутствие знаний о создании вики-страничек. || Была оформлена большая часть вики-страницы (разделы «Описание» и «Работа по проекту»).
|-
| 25.05.20 || Финальные редактирования вики страницы.|| Проблемы с оформлением расчётов. || Результатом является данная страница.
|}

==Расчеты элементов проекта==
1 Цилиндрический объект катится по наклонной поверхности, падает в ёмкость, прикреплённую к первому грузу. Система, состоящая из двух грузов, связанных нерастяжимой нитью, ёмкости и цилиндрического объекта приходит в движение. Второй груз поднимается, и рулетка освобождается. Необходимо рассчитать, какое ускорение имел второй груз, если он поднялся на высоту рулетки (6,4 см) за 2 секунды. Решение доступно по ссылке: 

2 Рулетка освобождается от второго груза. Её начальная скорость равна 0 м/с. На рулетку действует постоянная сила упругости и постоянная сила трения. Рулетка движется равноускорено, прямолинейно. Через 0,8 секунды после начала движения рулетка сталкивается со стаканом. Расстояние, которое она прошла – 43 см. Необходимо рассчитать, какую скорость имела рулетка в момент столкновения. Решение доступно по ссылке:

3 Стакан, после удара рулеткой, катится по круговой траектории, поворачивается на 90 за 2,1 секунды. Найдём угловую скорость этого стакана. Решение доступно по ссылке:

4  Свечка изначально должна стоять на наклонной плоскости и не катится по ней. Необходимо рассчитать максимальный угол наклона плоскости, при котором свечка всё ещё будет стоять на ней. Для этого сначала приведём плоскость в горизонтальное положение, прикрепим к свечке динамометр. Потянем динамометр. Как только свечка придёт в движение, зафиксируем значение силы, которое показывает динамометр. Это значение - сила трения свечки о поверхность. Fтр.=0,9 Н. Вес свечки: P=1,3 Н. Следовательно, коэффициент трения равен К=Fтр./P=0,69. Рассчитаем максимальный угол наклона плоскости. Решение доступно по ссылке:

5 Груз подвешивается на нитке, которая перегорает, когда к ней приближается свечка. Чтобы определить максимальный вес груза, который может быть подвешен за эту нитку, проведём эксперимент. Возьмём нитку, закрепим её за один конец и будем вешать грузы различных масс на другой конец. Оказалось, что при массе груза 7350 граммов нитка рвётся, значит, максимальная сила натяжения нити Tmax=7,35кг*g=7,35кг*9,8Н/кг=72,03 Н. Найдём силу натяжения нити, убедимся, что она не порвётся. Решение доступно по ссылке:

6 




==Результаты проекта==
В результате проекта была достигнута поставленная цель: машина Голдберга работает и поливает рассаду в горшке. В процессе работы были выполнены все необходимые измерения и расчёты, произведены многочисленные пробные запуски.
В ходе создания машины были изучены и продемонстрированы многие основные законы теоретической механики. В частности: статика твёрдого тела, кинематика твёрдого тела.
Посмотреть видео машины Голдберга можно перейдя по ссылке:
https://drive.google.com/file/d/1w1pqLi9YWFq9A10wxjItrHFwrH3OtphY/view?usp=sharing

Литература и ссылки
1.	Машина Голдберга. http://genius.pstu.ru/file.php/1/pupils_works_2018/Epifanov_Sergej_Kondratenkov_Valerij.pdf 

2.	Краткий курс теоретической механики. http://ak.r5s.ru/0AKF3/EXZ/3sTM/tm_m1-4_uchebnik_kratkij_kurs_teoreticheskoj_mekha.pdf

3.	Примеры машин Голдберга. https://www.mirf.ru/science/chto-takoe-mashina-goldberga/

4.	Как создать машину Руба Голдберга самому? 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

5.	Инструкция по оказанию первой помощи. http://ohranatruda31.ru/ohrana-truda/instruktsii-po-ohrane-truda/instruktsiya-po-okazaniyu-pervoj-pomoshchi.html

6.	Виды конструкций машин Голдберга. http://goldbergclub.ru/vidy-mashin

7.	Руб Голдберг. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D0%BB%D0%B4%D0%B1%D0%B5%D1%80%D0%B3,_%D0%A0%D1%83%D0%B1

8.	Лига Голдберга. http://goldbergclub.ru/