Участник:MashinaG — различия между версиями
MashinaG (обсуждение | вклад) (→Расчеты элементов проекта) |
MashinaG (обсуждение | вклад) (→Расчеты элементов проекта) |
||
(не показана 1 промежуточная версия этого же участника) | |||
Строка 135: | Строка 135: | ||
==Расчеты элементов проекта== | ==Расчеты элементов проекта== | ||
− | *Расчет расстояния и угла, на который необходимо отклонить маятник, чтобы он сбил домино | + | *Расчет расстояния и угла, на который необходимо отклонить маятник, чтобы он сбил домино(Надежда Новикова) |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
Строка 157: | Строка 157: | ||
− | *Расчёт минимального угла наклона плоскости, при котором мяч-1 сможет катиться | + | *Расчёт минимального угла наклона плоскости, при котором мяч-1 сможет катиться (Алика Сигунова) |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
Строка 172: | Строка 172: | ||
<br><math>Решение:</math> | <br><math>Решение:</math> | ||
<br><math>Из закона сохранения энергии:</math> | <br><math>Из закона сохранения энергии:</math> | ||
− | <br><math>E_( | + | <br><math>E_(k*1)+E_(n*1)=E_(k*2)+E_(n*2)</math> |
<br><math>E_k1=0; E_n2=0</math> | <br><math>E_k1=0; E_n2=0</math> | ||
<br><math>E_n1=E_k2</math> | <br><math>E_n1=E_k2</math> | ||
Строка 189: | Строка 189: | ||
− | *Расчёт скорости, с которой должен катиться мяч-1, чтобы сбить стаканчики | + | *Расчёт скорости, с которой должен катиться мяч-1, чтобы сбить стаканчики (Егор Башаро) |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
Строка 203: | Строка 203: | ||
<br><math>Решение: </math> | <br><math>Решение: </math> | ||
<br><math>p=F_взаим∙t</math> | <br><math>p=F_взаим∙t</math> | ||
− | <br><math>F_взаим>F_(т.ст.)= | + | <br><math>F_взаим>F_(т.ст.)=m_ст*g=0,01*10=0,1H</math> |
− | <br><math>p_мяча= | + | <br><math>p_мяча=m_мяча*v</math> |
<br><math>v=P_м/m_м </math> | <br><math>v=P_м/m_м </math> | ||
− | <br><math>p_м=p=F_(т.стак) | + | <br><math>p_м=p=F_(т.стак)*dt</math> |
− | <br><math>v=(F_(т.ст) | + | <br><math>v=(F_(т.ст)*dt)/m_мяча =(0,1 *1)/0,0585=1,71 м/с</math> |
<br><math>Ответ: v=1,71 м/с</math> | <br><math>Ответ: v=1,71 м/с</math> | ||
Строка 217: | Строка 217: | ||
− | *Расчёт расстояния, который должен пройти мяч-2, чтобы скатиться с наклонной плоскости со скоростью v=0,069 м/с | + | *Расчёт расстояния, который должен пройти мяч-2, чтобы скатиться с наклонной плоскости со скоростью v=0,069 м/с (Вячеслав Красников) |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
Строка 235: | Строка 235: | ||
<br><math>g(sinα-μcosα)=v^2/2S</math> | <br><math>g(sinα-μcosα)=v^2/2S</math> | ||
<br><math>S=v^2/(2g(sinα-μcosα))</math> | <br><math>S=v^2/(2g(sinα-μcosα))</math> | ||
− | <br><math>S=((0,069)^2)/( | + | <br><math>S=((0,069)^2)/(2*10(0,17-0,16*0,98))=0,07м</math> |
<br><math>Ответ: S=0,07м</math> | <br><math>Ответ: S=0,07м</math> | ||
Строка 245: | Строка 245: | ||
− | *Расчёт скорости, при которой мяч-2, брошенный под углом α=10°, пролетит 3см за 0,44с | + | *Расчёт скорости, при которой мяч-2, брошенный под углом α=10°, пролетит 3см за 0,44с (Кирилл Тихомиров) |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
Строка 258: | Строка 258: | ||
<br><math>Решение: </math> | <br><math>Решение: </math> | ||
− | <br><math>x=v_0 | + | <br><math>x=v_0 cosα*t</math> |
− | <br><math>v_0=x/( | + | <br><math>v_0=x/(t*cosα)</math> |
− | <br><math>v_0=0,03/(0, | + | <br><math>v_0=0,03/(0,44*0,08)=0,069 м/с</math> |
<br><math>Ответ: v_0=0,069 м/с</math> | <br><math>Ответ: v_0=0,069 м/с</math> | ||
Строка 271: | Строка 271: | ||
− | *Расчет импульса, который необходимо передать домино-3, чтобы оно упало | + | *Расчет импульса, который необходимо передать домино-3, чтобы оно упало(Анастасия Ханычкова) |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
Строка 283: | Строка 283: | ||
<br><math>Решение:</math> | <br><math>Решение:</math> | ||
− | <br><math>p= | + | <br><math>p=F_взаим*t</math> |
<br><math>F_взаим>F_домино=m_домино∙g</math> | <br><math>F_взаим>F_домино=m_домино∙g</math> | ||
− | <br><math> | + | <br><math>p_необ≥F_домино*dt </math> |
− | <br><math>p_необ≥0,0585 | + | <br><math>p_необ≥0,0585 кг*м/с </math> |
− | <br><math>Ответ: p_необ=0,0585 | + | <br><math>Ответ: p_необ=0,0585 кг*м/с </math> |
Строка 297: | Строка 297: | ||
− | *Расчет импульса, который домино-3 передает цилиндру при столкновении | + | *Расчет импульса, который домино-3 передает цилиндру при столкновении(Алёна Федотова) |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
Строка 306: | Строка 306: | ||
<br><math>m_ц=0,11кг</math> | <br><math>m_ц=0,11кг</math> | ||
<br><math>l=8см=0,08м</math> | <br><math>l=8см=0,08м</math> | ||
− | <br><math>p_домино=0,0585 | + | <br><math>p_домино=0,0585 кг*м/с </math> |
<br><math>Найти: p_цилиндра</math> | <br><math>Найти: p_цилиндра</math> | ||
Строка 315: | Строка 315: | ||
<br><math>W_k1=p^2/(2m_д )</math> | <br><math>W_k1=p^2/(2m_д )</math> | ||
<br><math>W_п2=m_д gh</math> | <br><math>W_п2=m_д gh</math> | ||
− | <br><math>h=l/ | + | <br><math>h=l/2*sinα=l/2*r/l=r/2</math> |
<br><math>W_k2=(p_ц^2)/(2m_ц )=W_п1+W_k1-W_п2</math> | <br><math>W_k2=(p_ц^2)/(2m_ц )=W_п1+W_k1-W_п2</math> | ||
<br><math>(p_цил^2)/(2m_ц )=m_д g l/2+(p_д^2)/(2m_д )-m_д g r/2</math> | <br><math>(p_цил^2)/(2m_ц )=m_д g l/2+(p_д^2)/(2m_д )-m_д g r/2</math> | ||
− | <br><math>p_цил= | + | <br><math>p_цил=2m_ц*m_д g l/2+(P_д^2 m_д)/m_д -2m_ц m_д g r/2</math> |
− | <br><math>Ответ: p_цил=0,065 | + | <br><math>Ответ: p_цил=0,065 кг*м/с </math> |
Строка 330: | Строка 330: | ||
− | *Расчёт импульса, который необходимо передать бутылке, чтобы она упала | + | *Расчёт импульса, который необходимо передать бутылке, чтобы она упала(Александра Асатиани) |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
Строка 345: | Строка 345: | ||
<br><math>p=F_вз∙t</math> | <br><math>p=F_вз∙t</math> | ||
мF_вз>F_(т.б)=m_б g=0,13H</math> | мF_вз>F_(т.б)=m_б g=0,13H</math> | ||
− | <br><math>p_цил=p=F_(т.б) | + | <br><math>p_цил=p=F_(т.б)*dt=0,065 кг*м/с </math> |
− | <br><math>Ответ: p=0,065 | + | <br><math>Ответ: p=0,065 кг*м/с </math> |
Строка 357: | Строка 357: | ||
− | *Найти длину наклонной плоскости, по которой катится цилиндр, чтобы он приобрёл скорость, необходимую для сбивания бутылки | + | *Найти длину наклонной плоскости, по которой катится цилиндр, чтобы он приобрёл скорость, необходимую для сбивания бутылки(Виталий Гончар) |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
Строка 366: | Строка 366: | ||
<br><math>m_ц=0,11 кг</math> | <br><math>m_ц=0,11 кг</math> | ||
<br><math>m_б=0,013кг</math> | <br><math>m_б=0,013кг</math> | ||
− | <br><math>p_ц=0,065 | + | <br><math>p_ц=0,065 кг*м/с </math> |
− | <br><math>p_0=0,036 | + | <br><math>p_0=0,036 кг*м/с </math> |
<br><math>Найти: S</math> | <br><math>Найти: S</math> | ||
Строка 387: | Строка 387: | ||
− | *Рассчитать расстояние, которые пройдет цилиндр до бутылки (от наклонной плоскости) | + | *Рассчитать расстояние, которые пройдет цилиндр до бутылки (от наклонной плоскости)(Валентина Озерова) |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
Строка 394: | Строка 394: | ||
<br><math>α=30°</math> | <br><math>α=30°</math> | ||
− | <br><math>P_0=0,065 | + | <br><math>P_0=0,065 кг*м/с </math> |
− | <br><math>P_б=0,036 | + | <br><math>P_б=0,036 кг*м/с </math> |
<br><math>h= 0,145 м</math> | <br><math>h= 0,145 м</math> | ||
<br><math>l=0,29 м</math> | <br><math>l=0,29 м</math> | ||
Строка 421: | Строка 421: | ||
− | *Найти ускорение шара при скатывании с наклонной плоскости без скольжения | + | *Найти ускорение шара при скатывании с наклонной плоскости без скольжения(Дулма Соктоева) |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
Строка 427: | Строка 427: | ||
<br><math>Дано:</math> | <br><math>Дано:</math> | ||
− | <br><math>m= | + | <br><math>m=40*10^(-3) кг</math> |
− | <br><math>R=1, | + | <br><math>R=1,5*10^(-2) м</math> |
<br><math>Найти: a</math> | <br><math>Найти: a</math> | ||
Строка 443: | Строка 443: | ||
<br><math>a=(m_д sinα)/(m+J⁄R^2 )</math> | <br><math>a=(m_д sinα)/(m+J⁄R^2 )</math> | ||
<br><math>J=2/5 mR^2 – момент инерции шара</math> | <br><math>J=2/5 mR^2 – момент инерции шара</math> | ||
− | <br><math>J=2/ | + | <br><math>J=2/5*40*10^(-3)*(1,5*10^(-2) )^2=2/5*40*2,25*10^(-7)=36*10^(-7) кг*м^2</math> |
− | <br><math>a=( | + | <br><math>a=(40*10^(-3)*0,5*9,8)/(40*10^(-3)+16*10^(-3) )=(196*10^(-3))/(56*10^(-3) )=3,5 м⁄с^2 </math> |
<br><math>Ответ: a=3,5 м⁄с^2 </math> | <br><math>Ответ: a=3,5 м⁄с^2 </math> | ||
Строка 455: | Строка 455: | ||
− | *Расчёт импульса, который необходимо передать куску хлеба для его дальнейшего падения | + | *Расчёт импульса, который необходимо передать куску хлеба для его дальнейшего падения(Всеволод Макеев) |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
Строка 461: | Строка 461: | ||
<br><math>Дано:</math> | <br><math>Дано:</math> | ||
− | <br><math>l= | + | <br><math>l=25*10^(-2)</math> |
<br><math>a=3,5 м⁄с^2 </math> | <br><math>a=3,5 м⁄с^2 </math> | ||
Строка 467: | Строка 467: | ||
<br><math>Решение:</math> | <br><math>Решение:</math> | ||
− | <br><math>l=v^2/2a=>v=√2al=√( | + | <br><math>l=v^2/2a=>v=√2al=√(2*3,5*25*10^(-2) )=√1,75=1,32 м⁄с</math> |
− | <br><math>P= | + | <br><math>P=40*10^(-3)*1,32=0,0528 (кг*м)/с</math> |
− | <br><math>Ответ: Р=0,0528 | + | <br><math>Ответ: Р=0,0528 кг*м/с</math> |
Текущая версия на 15:34, 17 июня 2019
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».
Содержание
Описание[править]
Актуальность[править]
Актуальность данного проекта заключается в том, что при создании машины Голдберга можно найти практическое применение курсу теоретической механики и научиться использовать оборудование для цифрового производства DFKit. В частности 3D принтер и ЧПУ лазерный станок.
Цель проекта[править]
Создать машину Голдберга, которая будет выполнять цепочку взаимодействий, приводящих к созданию бутерброда с сыром
Задачи проекта[править]
- 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
Проектная команда[править]
Группа 13151/3
- Асатиани Александра
- Башаро Егор
- Гончар Виталий
- Красников Вячеслав
- Макеев Всеволод
- Новикова Валентина
- Озерова Надежда
- Сигунова Алика
- Соктоева Дулма
- Тихомиров Кирилл
- Ханычкова Анастасия
- Федотова Алёна
Работа по проекту[править]
Действия, выполняемые машиной Голдберга[править]
- Математический маятник сбивает домино-1.
- Домино-1 сбивает последующие домино, создавая цепную реакцию.
- Последнее домино-2 падает и роняет подставку-1.
- В отсутствии подставки мяч-1 катится по наклонной плоскости.
- Шар-1 сбивает стаканчики.
- Привязанная тонкой нерастяжимой нитью поставка-2 падает.
- В отсутствии подставки-2 шар-2 катится по наклонной плоскости.
- Мяч-2 сбивает домино-3.
- Домино-3 падает и сбивает полый цилиндр без оснований.
- Цилиндр катится по наклонной плоскости и сбивает бутылку.
- Бутылка сбивает подставку-3, прикрепленную на невесомую нерастяжимую нить-2.
- Шар-3 в отсутствии опоры катится по наклонной плоскости.
- Шар-3 сбивает кусок хлеба.
Материалы и предметы для создания проекта[править]
- мячики
- фанера
- клей
- скотч
- нитки
- бутылка
- картон
- стаканчики пластиковые
- пенопласт
- губка посудомоечная
- хлеб
Инструменты для создания проекта[править]
- ЧПУ лазерный станок DFKit
- Электроинструмент
- Ручной инструмент
Этапы создания проекта[править]
Срок | Задача | Возникающие проблемы | Что сделано к сроку |
12.02.19 | Определить последовательность действий машины Голдберга | Каждый предлагает свои идеи. Возникли разногласия по некоторым пунктам. | Определена основная последовательность. |
26.02.19 | Окончательно определить последовательность действий машины Голдберга | Определена последовательность, сделан набросок действий. | |
12.03.19 | Найти материалы для проекта | Материалы было решено искать среди остатков от производства. Взяли все, что не жалко. Некоторые материалы купили в строительных магазинах. | Необходимые материалы были найдены. |
26.03.19 | Найти предметы и инструменты для проекта | В ФабЛабе есть все необходимые инструменты: ЧПУ лазерный станок DFKit, 3D принтер DFKit и т.д. | Было найдено все необходимое. |
09.04.19 | Разбор этапов для расчетов | Сложности в определении задачи в целом | Начали решать проблему с расчетами. |
23.04.19 | Начало расчетов | Возникли проблемы с решением задач. | Определились до конца с расчетами. Разделили задания по группам. |
07.05.19 | Закончить расчеты | Сложности в подведении итогов расчетов | Решили все задачи, выполнили все расчеты. |
10.05.19 | Создать схему | Понять, как лучше распределить этапы | |
14.05.19 | Сделать рычаги, лестницы, домино, качающийся маятник | Разделили работу по группам. Изучили, как работать с лазерным станком и 3D принтером, сделали с их помощью необходимые части проекта. Было сделано всё, что планировалось. | |
21.05.19 | Сделать пробные запуски. | Попытались несколько раз запустить машину. Устранили недочёты, выявленные на пробных запусках. | |
22.05.19 | Монтирование видео. Презентация машины Голдберга | Первая попытка запуска оказалась не совсем удачной, потому что слетел теннисный мячик с горки. | |
28.05.19 | Создать вики-страницу проекта | Отсутствие знаний о создании вики-страниц | Результатом является данная страница |
Расчеты элементов проекта[править]
- Расчет расстояния и угла, на который необходимо отклонить маятник, чтобы он сбил домино(Надежда Новикова)
- Расчёт минимального угла наклона плоскости, при котором мяч-1 сможет катиться (Алика Сигунова)
- Расчёт скорости, с которой должен катиться мяч-1, чтобы сбить стаканчики (Егор Башаро)
- Расчёт расстояния, который должен пройти мяч-2, чтобы скатиться с наклонной плоскости со скоростью v=0,069 м/с (Вячеслав Красников)
- Расчёт скорости, при которой мяч-2, брошенный под углом α=10°, пролетит 3см за 0,44с (Кирилл Тихомиров)
- Расчет импульса, который необходимо передать домино-3, чтобы оно упало(Анастасия Ханычкова)
- Расчет импульса, который домино-3 передает цилиндру при столкновении(Алёна Федотова)
- Расчёт импульса, который необходимо передать бутылке, чтобы она упала(Александра Асатиани)
- Найти длину наклонной плоскости, по которой катится цилиндр, чтобы он приобрёл скорость, необходимую для сбивания бутылки(Виталий Гончар)
- Рассчитать расстояние, которые пройдет цилиндр до бутылки (от наклонной плоскости)(Валентина Озерова)
- Найти ускорение шара при скатывании с наклонной плоскости без скольжения(Дулма Соктоева)
- Расчёт импульса, который необходимо передать куску хлеба для его дальнейшего падения(Всеволод Макеев)
Результаты по проекту[править]
Машина Голдберга выполняет необходимую задачу: создает бутерброд с сыром. В процессе расчетов и пробных запусков пришлось убрать или модифицировать некоторые этапы. Вычисления немного подвели: пришлось исправлять высоту и длину некоторых конструкций. Возможно, если потестировать побольше, выявились бы еще несовершенства.
Видео запуска машины Голдберга. https://www.youtube.com/watch?v=1B0-O_PYyVA
Литература и ссылки[править]
- Инструкция по оказанию первой доврачебной помощи
- Инструкция по охране труда при работе с ручным инструментом
- Как создать машину Руба Голдберга самому
- Краткая теория по теоретической механике
- Машина Голдберга
- Методическое пособие по использованию ЧПУ лазерного станка DFKit
- 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