Участник:9crew — различия между версиями

Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
Перейти к: навигация, поиск
(создание)
 
(Отмена правки 57875, сделанной участником 95.161.221.178 (обс.))
 
(не показано 20 промежуточных версий 3 участников)
Строка 1: Строка 1:
 
'''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».
 
'''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».
−
По принципу работы Машины Голдберга мы собираем установку "Фотоаппарат Голдберга".
 
  
 
==Описание==
 
==Описание==
 
===Актуальность===
 
===Актуальность===
−
Данный проект является актуальным за счет того, что при создании данной машины Голдберга можно найти практическое применение курсу теоретической механики, развить прикладные способности, а также научиться использовать разнообразное оборудование.  
+
Данный проект является актуальным за счет того, что при создании данной машины Голдберга можно найти практическое применение курсу теоретической механики, развить прикладные способности, научиться использовать разнообразное оборудование, а также сделать процесс обучения студентов увлекательным.
 +
 
 
===Цель проекта===
 
===Цель проекта===
−
Воссоздать машину Голдберга, результатом работы которой будет осуществление фотоснимка.
+
Создать машину Голдберга, которая будет выполнять определённую последовательность действий, в результате которых яйцо будет разбиваться на сковородку.
 +
 
 
===Задачи проекта===
 
===Задачи проекта===
−
# Обозначить последовательность действий, которые будут выполняться машиной Голдберга
+
1. Определить последовательность действий, которые будут выполнятся машиной Голдберга
−
# Создать схему Машины Голдберга.
+
 
−
# Создать цифровую модель данной установки
+
2. Разработать чертёж
−
# Подобрать необходимые материалы и инструменты для проекта
+
 
−
# Сделать отдельные этапы проекта
+
3. Произвести необходимые расчёты и вычисления
−
# Произвести необходимые расчеты и вычисления для определения параметров отдельных частей проекта.
+
 
−
# Собрать воедино все этапы Машины Голдберга.
+
4. Распределить отдельные части проекта между студентами
−
# Произвести пробные запуски и устранить недочеты.
+
 
−
# Смонтировать видео.
+
5. Создать список материалов и инструментов
−
# Произвести показательный запуск Машины Голдберга.
+
 
−
# Создать вики-страницу проекта
+
6. Собрать отдельные части машины и произвести пробные запуски
 +
 
 +
7. Проанализировать результаты и исправить ошибки
 +
 
 +
8. Объединить части и произвести итоговое тестирование
 +
 
 +
9. Создать вики-страницу проекта
  
 
===Проектная команда===
 
===Проектная команда===
Строка 37: Строка 44:
 
==Работа по проекту==
 
==Работа по проекту==
 
===Действия, выполняемые машиной Голдберга===
 
===Действия, выполняемые машиной Голдберга===
−
[[File:Goldberg's machine.png|thumb|Схема устройства машины Голдберга, запускающей воздушный шарик]]
+
[[File:Goldberg page-00011.jpg|thumb|Действия, выполняемые машиной Голдберга]]
 
# Запуск домино, толкающих шарик
 
# Запуск домино, толкающих шарик
 
# Шарик падает в тележку
 
# Шарик падает в тележку
Строка 51: Строка 58:
 
# Шарик съезжает по желобку и толкает домино
 
# Шарик съезжает по желобку и толкает домино
 
# Домино толкает яйцо
 
# Домино толкает яйцо
−
# Яйцо падает и разбивается на сковороде
+
# Яйцо падает, разбивается на сковороде
  
 
===Материалы и предметы для создания проекта===
 
===Материалы и предметы для создания проекта===
Строка 90: Строка 97:
 
* Струбцина  
 
* Струбцина  
 
* Зажигалка
 
* Зажигалка
−
* Фрезерный станок  
+
* Сверлильный станок
  
 
===Этапы создания проекта===
 
===Этапы создания проекта===
 +
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
|-
 
|-
−
|'''Срок'''
+
! Срок !! Задача !! Возникшие проблемы !! Выполненная работа
−
|'''Задачи'''
 
−
|'''Возникающие проблемы'''
 
−
|'''Что сделано к сроку'''
 
 
|-
 
|-
−
| 05.03.19
+
| 07.03.19 || Определить цели и задачи проекта || - || Определена основная цель и выбрана последовательность действий машины
−
| Обсуждение этапов работы Машины Голдберга
 
−
| Возникновение разногласий по поводу последовательности действий, этапов машины
 
−
| Нахождение оптимальной схемы машины, создание чернового варианта модели
 
 
|-
 
|-
−
| 19.03.19
+
| 21.03.19 || Разработка чертежа || - || Создан примерный чертеж машины
−
| Утверждение этапов модели, создание списка материалов и распределение по мини-группам
 
−
| Неравномерное распределение по группам; прения по поводу того, на чем будет машина стоять, сколько места займет и на каких этапах потребуются более высокие конструкции
 
−
| Определение наиболее подходящего распределения по группам, распределение задач и постановка целей; нахождение компромисса по поводу спорных моментов 
 
 
|-
 
|-
−
| 02.04.19
+
| 04.04.19|| Разделение проекта на подзадачи || - || Выявлены основные части, из которых состоит машина
−
| Нахождение материалов, создание начальных этапов
 
−
| Проблематичность обеспечения некоторыми изначально включенными в список материалами, количество провальных запусков машины на первых этапах, преобладавшее над удачными
 
−
| Замена труднодоставаемых материалов другими ("мёртвой" петли, изначально планировавшейся быть напечатанной на 3D-принтере, на установку из детского набора), возникновение понимания того, как лучше всего дать машинке старт, создание "бортиков" на 2 этапе, дабы обеспечить удачный спуск машинки 
 
 
|-
 
|-
−
| 15.04.19
+
| 06.04.19 || Произвести расчеты || Отсутствие некоторых данных о параметрах машины || Составлены примерные расчеты
−
| .
 
−
| .
 
−
| .
 
 
|-
 
|-
−
| 16.04.19
+
| 10.04.19|| Создать список необходимых материалов || Ограниченность бюджета. Несоответствие финансовых возможностей потребностям  || Пересмотр идеи и внесение изменений в план действий
−
| .
 
−
| .
 
−
| .
 
 
|-
 
|-
−
| 29.04.19
+
| 11.04.19 || Поиск необходимых материалов || Отсутствие понимания об инструментах, необходимых в процессе работы || Составлен итоговый список материалов, получено разрешение на пользование ресурсами Фаблаба
−
| .
 
−
| .
 
−
| .
 
 
|-
 
|-
−
| 30.04.19
+
| 16.04.19 || Продолжение расчетов || Малое количество знаний в области теоретической механики || Закончен поиск необходимой информации
−
| .
 
−
| .
 
−
| .
 
 
|-
 
|-
−
| 14.05.19
+
| 18.04.19 || Первичный сбор частей машины || Несоответствие теоретических и практических данных || Произведен перерасчет
−
| Проведение контрольных запусков машины, оформление вики-страницы
+
|-
−
| Затруднения с вводом формул при оформлении задач
+
| 24.04.19 || Оценка данных, полученных на предыдущих этапах работы || - || Проанализирована работа, внесены изменения
−
| Удачное прохождение машиной всех этапов, создание фотографий посредством её; приобретение необходимые знаний по оформлению вики-страницы, преодоление трудностей
+
|-
 +
| 26.04.19 || Начало сборки || Отсутствие понимания у людей, что необходимо делать каждому || Разделение группы на две бригады
 +
|-
 +
| 06.05.19 || Продолжение сборки || - || Определено то, что осталось сделать
 +
|-
 +
| 08.05.19 || Окончательная сборка и начало тестирования || Работа некоторых частей машины не соответствует ожиданиям || Изменены некоторые моменты проекта
 +
|-
 +
| 14.05.19 || Итоговое тестирование || - || Подведены итоги
 +
|-
 +
| 18.05.19 || Сформировать группу людей, ответственных за создание вики-страницы проекта || - || Группа сформирована
 
|}
 
|}
  
 
==Расчеты элементов проекта==
 
==Расчеты элементов проекта==
−
*Расчет скорости машины, с которой она поедет при запуске пружины
+
*Расчет скорости движения костяшки домино (Симанушкина Анастасия)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 
<div class="mw-collapsible-content">  
 
<div class="mw-collapsible-content">  
  
−
::<math>Дано:</math>
+
[[File:Расчет скорости движения домино.jpg|thumb|center|Расчет скорости движения костяшки домино]]
−
[[File:Схема для расчета скорости машины.png|thumb|250px|Схема для расчета скорости машины, с которой она поедет при запуске пружины]]
+
 
−
::<math>k=0{,}1~кН/м</math>
+
</div>
−
::<math>m=40~г</math>
+
</div>
−
::<math>х=6~см</math>
+
 
 +
 
 +
 
 +
*Расчет импульса, который передает свободно падающая костяшка домино тележке (Шеремет Анастасия)
 +
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 +
<div class="mw-collapsible-content">
 +
 
 +
[[File:Расчет импульса, передаваемый свободно падающей костяшкой домино тележке.jpg|thumb|center|Расчет импульса, который передает свободно падающая костяшка домино тележке]]
 +
 
 +
</div>
 +
</div>
 +
 
 +
 
 +
 
 +
*Расчет ускорения и начальной скорости тележки, падающей на вращающиеся платформы (Жунусов Мурат)
 +
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 +
<div class="mw-collapsible-content">  
 +
 
 +
[[File:Расчет ускорения и начальной скорости тележки, падающей на вращающиеся платформы.jpg|thumb|center|Расчет ускорения и начальной скорости тележки, падающей на вращающиеся платформы]]
 +
 
 +
</div>
 +
</div>
 +
 
  
−
::<math>Найти:~v</math>
 
  
−
::<math>Решение:</math>
+
*Расчет расстояния от центра платформы, на которое нужно поместить монету для уравновешивания шарика (Виноградов Валентин)
−
::<math>Согласно ~закону ~сохранения ~энергии ~при ~отсутствии ~неконсервативных ~сил ~полная ~механическая ~энергия ~системы ~тел ~сохраняется.</math>
+
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
−
::<math>E=const E _{1}=E _{2}</math>
+
<div class="mw-collapsible-content">  
−
::<math>Конечная ~энергия ~системы ~определяется ~только ~кинетической ~энергией ~машинки, ~которая ~определяется ~по ~формуле:</math>
 
−
::<math>E _{2}=\frac{(m\cdot v^2)}{2}</math>
 
−
::<math>Начальная ~энергия ~системы ~определяется~потенциальной ~энергией ~растянутой ~резинки:</math>
 
−
::<math>E _{1} = \frac{(k\cdot x^2)}{2} </math>
 
−
::<math>В ~итоге:</math>
 
−
::<math>\frac{(m\cdot v^2)}{2} = \frac{(k\cdot x^2)}{2}</math>
 
−
::<math>v = x\cdot \sqrt{(\frac{k}{m}}) </math>
 
−
::<math>v\approx3~м/c </math>
 
  
−
::<math>Ответ:</math>
+
[[File:Расчет расстояния от центра платформы для монеты.jpg|thumb|center|Расчет расстояния от центра платформы, на которое нужно поместить монету для уравновешивания шарика]]
−
::<math>v\approx3~м/c. </math>
 
  
 
</div>
 
</div>
Строка 173: Строка 178:
  
  
−
*Расчет скорости машинки при соударении с шариком
+
*Расчет импульса, передаваемого шариком, катящегося по наклонной плоскости в коробку, а затем по прямой плоскости внутри коробки, шарику, находящемуся в коробке (Меркулов Василий)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 
<div class="mw-collapsible-content">  
 
<div class="mw-collapsible-content">  
−
[[File:2 zadacha.png|thumb|Схема прохождения машинки мертвой петли и соударения с шариком]]
 
−
::<math>Дано:</math>
 
−
::<math>v_{0}=2{,}8~м/c</math>
 
−
::<math>t_{1}=0{,}125~c</math>
 
−
::<math>t_{2}=0{,}375~c</math>
 
−
::<math>t_{3}=0{,}125~c</math>
 
−
::<math>S_{1}=0{,}36~м</math>
 
−
::<math>S_{3}=0{,}155~м</math>
 
−
::<math>R=0{,}1125~м</math>
 
  
−
::<math>Найти:~v_{3}</math>
+
[[File:Расчет импульса, передаваемого шариком с наклонной плоскости.jpg|thumb|center|Расчет импульса, передаваемого шариком, катящегося по наклонной плоскости в коробку, а затем по прямой плоскости внутри коробки, шарику, находящемуся в коробке]]
 +
 
 +
</div>
 +
</div>
  
−
::<math>Решение:</math>
 
−
::<math>Расстояние, ~пройденное ~машинкой ~от ~пускового ~механизма ~до ~начала ~мертвой ~петли:</math>
 
−
::<math>S_{1}=v_{0} \cdot t_{1}-\frac{a_{1} \cdot t_{1}^2}{2}</math>
 
−
::<math>При ~этом, ~движение ~машинки ~будет ~равнозамедленным.</math>
 
−
::<math>Найдем ~ускорение, ~такого ~движения: </math>
 
−
::<math>a_{1}=\frac{v_{0} \cdot t_{1} \cdot 2}{t_{1}^2} - \frac{S_{1} \cdot 2}{t_{1}^2}</math>
 
−
::<math>a_{1}=\frac {2{,}8 \cdot 0{,}125 \cdot 2}{0{,}125^2} - \frac {0{,}36 \cdot 2}{0{,}125^2}=-1{,}28~м/с^2</math>
 
−
::<math>Пусть ~v_{1}- ~скорость ~машинки ~в ~самом ~начале ~петли, ~а ~v_{2}- ~в ~конце.</math>
 
−
::<math>Выразим ~v_{1} ~через ~ускорение:</math>
 
−
::<math> a_{1}=\frac{dv_{1}}{dt} </math>
 
−
::<math> a_{1} \cdot (\int\limits_0^t_{1} \,dt)=(\int\limits_v_{0}^v_{1} \,dv) </math>
 
−
::<math> a_{1}=\frac{v_{1}-v_{0}}{t_{1}} </math>
 
−
::<math> v_{1}=a_{1} \cdot t_{1}+v_{0}</math>
 
−
::<math> v_{1}=-1{,}28 \cdot 0{,}125+2{,}8=2{,}64 ~м/с</math>
 
−
::<math>Ускорение ~машинки ~в ~мертвой ~петле:</math>
 
−
::<math> a_{2}=a_{ц}= \frac {v_{ср}^2}{R}</math>
 
−
::<math>v_{ср} - ~средняя ~скорость ~машинки ~при ~движении ~по ~петле.</math>
 
−
::<math>S_{2} - ~расстояние, ~пройденное ~машинкой ~по ~мертвой ~петле.</math>
 
−
::<math> v_{ср}= \frac {S_{2}}{t_{2}}= \frac {2 \cdot \pi \cdot R}{t_{2}}</math>
 
−
::<math>Представим ~среднюю ~скорость ~как ~полусумму ~скоростей ~v_{1} ~и ~v_{2}:</math>
 
−
::<math> v_{ср}= \frac {v_{1}+v_{2}}{2}</math>
 
−
::<math> \frac{v_{1}+v_{2}}{2}= \frac {2 \cdot \pi \cdot R}{t_{2}}</math>
 
−
::<math>Отсюда ~v_{2} ~будет:</math>
 
−
::<math> v_{2}= \frac {4 \cdot \pi \cdot R-v_{1} \cdot t_{2}}{t_{2}}</math>
 
−
::<math> v_{2}= \frac {4 \cdot 3{,} 14 \cdot 0{,}1125-2{,}64 \cdot 0{,}375}{0{,}375}=1{,}128 ~м/с</math>
 
−
::<math>Расстояние, ~пройденное ~телом ~от ~конца ~мертвой ~петли ~до ~точки ~столкновения ~машинки ~с ~шариком:</math>
 
−
::<math> S_{3}=v_{2} \cdot t_{3}-\frac {a_{3} \cdot t_{3}^2}{2}</math>
 
−
::<math> a_{3}= \frac {2 \cdot v_{2} \cdot t_{3}-2 \cdot S_{3}}{t_{3}^2}</math>
 
−
::<math> a_{3}= \frac {2 \cdot 1{,}128 \cdot 0{,}125-2 \cdot 0{,}155}{0{,}125^2}=-1{,}792 ~м/с^2</math>
 
−
::<math>Таким ~образом, ~скорость ~машинки ~при ~ударе ~о ~шарик ~будет:</math>
 
−
::<math> v_{3}=a_{3} \cdot t_{3}+v_{2}</math>
 
−
::<math> v_{3}=-1{,}792 \cdot 0{,}125+1{,}128=0{,}904 ~м/с</math>
 
  
−
::<math>Ответ:</math>
+
*Расчёт конечного импульса шарика, съезжающего с наклонной поверхности, необходимого для запуска цепной реакции домино (Кораблин Вячеслав)
−
::<math>v_{3}=0{,}904~м/с.</math>
+
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 +
<div class="mw-collapsible-content">  
 +
 
 +
[[File:Расчёт конечного импульса шарика, съезжающего с наклонной поверхности, для запуска домино.jpg|thumb|center|Расчёт конечного импульса шарика, съезжающего с наклонной поверхности, необходимого для запуска цепной реакции домино]]
  
 
</div>
 
</div>
Строка 228: Строка 198:
  
  
 +
*Расчёт импульса последней костяшки домино, передаваемый тележке (Чумаков Иван)
 +
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 +
<div class="mw-collapsible-content">
  
−
*Расчет скорости мяча, приобретенной в результате упругого соударения с машиной
+
[[File:Расчёт импульса последней костяшки домино, передаваемый тележке.jpg|thumb|center|Расчёт импульса последней костяшки домино, передаваемый тележке]]
 +
 
 +
</div>
 +
</div>
 +
 
 +
 
 +
*Расчёт расстояния, которое проедет тележка после скатывания с горки (Бирюков Максим)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 
<div class="mw-collapsible-content">  
 
<div class="mw-collapsible-content">  
−
[[File:Тележка схема.png|thumb|200px|Схема для расчета импульса, необходимого для начала движения тележки]]
 
−
::<math>Дано:</math>
 
−
::<math>m_{1}=0{,}04~кг</math>
 
−
::<math>m_{2}=0{,}056~кг</math>
 
−
::<math>v_{1}=0{,}904~м/с</math>
 
  
−
::<math>Найти:~v_{2}</math>
+
[[File:Расчёт расстояния, которое проедет тележка после скатывания с горки1.jpg|thumb|center]]
 +
[[File:Расчёт расстояния, которое проедет тележка после скатывания с горки2.jpg|thumb|center]]
  
−
::<math>Решение:</math>
+
</div>
−
::<math>По~закону~сохранения~импульса~(ЗСИ):</math>
+
</div>
−
::<math>p_{11}+p_{12}=p_{21}+p_{22} </math>
 
−
::<math>p_{12}=0,~так~как~мяч~в~начале~покоится,~а~p_{21}=0,~так~как~машина~останавливается.~Следовательно: </math>
 
−
::<math>m_{1} \cdot v_{1}=m_{2} \cdot v_{2} </math>
 
−
::<math>Выражаем~скорость~шарика:</math>
 
−
::<math>v_{2}=\frac{m_{1} \cdot v_{1}}{m_{2}} </math>
 
−
::<math>Подставим~численные~значения: </math>
 
−
::<math>v_{2}=\frac{0{,}04~кг \cdot 0{,}904~м/c}{0{,}056~кг} </math>
 
−
::<math>v_{2}=0{,}65~м/с </math>
 
  
−
::<math>Ответ:0{,}65~м/с </math>
+
 
 +
*Расчет скорости движения висящего на нити шарика (Кочкина Анна)
 +
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 +
<div class="mw-collapsible-content">  
 +
 
 +
[[File:Расчет скорости движения висящего на нити шарика.jpg|thumb|center|Расчет скорости движения висящего на нити шарика]]
  
 
</div>
 
</div>
Строка 257: Строка 229:
  
  
−
*Расчет скорости, с которой должна ехать тележка, чтобы запустить цепную реакцию падающих домино
+
 
 +
*Расчет скорости шарика (Шамсиева Диана)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 
<div class="mw-collapsible-content">  
 
<div class="mw-collapsible-content">  
−
[[File:Тележка и домино.png|thumb|300px|Схема для расчёта скорости, с которой тележка должна сбивать домино]]
 
−
::<math>Дано:</math>
 
−
::<math>m_{тележка}=0{,}15~кг</math>
 
−
::<math>m_{домино}=0{,}02~кг</math>
 
−
::<math>t=1~c</math>
 
  
−
::<math>Найти:~v</math>
+
[[File:Расчет скорости шарика.jpg|thumb|center|Расчет скорости шарика]]
 +
 
 +
</div>
 +
</div>
 +
 
  
−
::<math>Решение:</math>
 
−
::<math>p=F_{взаимод}\cdot t</math>
 
−
::<math>F_{взаимод}>F_{т.домино}=m_{домино}\cdot g = 0{,}02\cdot 10 = 0{,}2~H</math>
 
−
::<math>p_{тележка}=m_{тележка}\cdot v</math>
 
−
::<math>v=\frac{p_{тележка}}{m_{тележка}}</math>
 
−
::<math>p_{тележка}=p=F_{т.домино}\cdot dt</math>
 
−
::<math>v=\frac{F_{т.домино}\cdot dt}{m_{тележка}} = \frac{0{,}2\cdot 1}{0{,}15} = 1{,}33~м/с</math>
 
  
−
::<math>Ответ:</math>
+
*Расчёт скорости падения последней костяшки домино по углу ее падения (Горовиц Борис)
−
::<math>v=1{,}33~м/с</math>
+
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 +
<div class="mw-collapsible-content">  
 +
 
 +
[[File:Расчёт скорости падения последней костяшки домино по углу ее падения.jpg|thumb|center|Расчёт скорости падения последней костяшки домино по углу ее падения]]
  
 
</div>
 
</div>
Строка 283: Строка 251:
  
  
−
*Нахождение оптимальной массы шарика, необходимой для поднятия после удара на высоту h
+
*Расчет импульса шарика, скатывающегося с наклонной плоскости, для столкновения с домино, которые столкнут яйцо на сковородку
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 
<div class="mw-collapsible-content">  
 
<div class="mw-collapsible-content">  
  
−
[[File:Схема для расчета скорости машины.png|thumb|250px|Схема для расчета скорости машины, с которой она поедет при запуске пружины]]
+
[[File:Расчет импульса шарика, скатывающегося с наклонной плоскости, для столкновения с домино, которые столкнут яйцо на сковородку.jpg|thumb|center|Расчет импульса шарика, скатывающегося с наклонной плоскости, для столкновения с домино, которые столкнут яйцо на сковородку]]
−
::<math>Дано:</math>
 
−
::<math>m_{1}=0{,}056~кг</math>
 
−
::<math>v=1{,}904~м/с</math>
 
−
::<math>h=0{,}04~м</math>
 
  
−
::<math>Найти:~m_{2}</math>
+
</div>
 +
</div>
  
−
::<math>Решение:</math>
 
−
::<math>Используем ~закон ~сохранения ~энергии.</math>
 
−
::<math>E _{к}=E _{п}</math>
 
−
::<math>\frac{(m_{1}\cdot v^2)}{2} = m_{2}gh</math>
 
−
::<math>Получаем ~значение ~массы, ~необходимое ~для ~поднятия ~шарика ~на ~высоту ~h:</math>
 
−
::<math>m _{2}=\frac{(m_{1}\cdot v^2)}{2gh}</math>
 
−
::<math>m _{2}=0{,}04~кг</math>
 
−
::<math>Срваниваем ~с ~экспериментальным ~значением ~массы: ~масса ~получилась ~подходящей</math>
 
  
−
::<math>Ответ:m _{2}=0{,}04~кг.</math>
+
 
 +
*Падение яйца. Расчёт силы, импульса и давления (Михайлов Кирилл)
 +
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 +
<div class="mw-collapsible-content">  
 +
 
 +
[[File:Падение яйца на лезвие, расчет импульса и силы падения, а также давления.jpg|thumb|center|Падение яйца. Расчет силы, импульса и давления]]
  
 
</div>
 
</div>
Строка 314: Строка 276:
 
Видео запуска машины Голдберга.
 
Видео запуска машины Голдберга.
  
−
{{#widget:YouTube|id=5enBCKGQ75I}}
+
{{#widget:YouTube|id=f616GlHvww8}}
  
  

Текущая версия на 13:56, 21 декабря 2020

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[править]

Актуальность[править]

Данный проект является актуальным за счет того, что при создании данной машины Голдберга можно найти практическое применение курсу теоретической механики, развить прикладные способности, научиться использовать разнообразное оборудование, а также сделать процесс обучения студентов увлекательным.

Цель проекта[править]

Создать машину Голдберга, которая будет выполнять определённую последовательность действий, в результате которых яйцо будет разбиваться на сковородку.

Задачи проекта[править]

1. Определить последовательность действий, которые будут выполнятся машиной Голдберга

2. Разработать чертёж

3. Произвести необходимые расчёты и вычисления

4. Распределить отдельные части проекта между студентами

5. Создать список материалов и инструментов

6. Собрать отдельные части машины и произвести пробные запуски

7. Проанализировать результаты и исправить ошибки

8. Объединить части и произвести итоговое тестирование

9. Создать вики-страницу проекта

Проектная команда[править]

Группа 13131/9

  • Бирюков Максим
  • Виноградов Валентин
  • Воронин Владимир
  • Горовиц Борис
  • Жунусов Мурат
  • Кораблин Вячеслав
  • Кочкина Анна
  • Меркулов Василий
  • Михайлов Кирилл
  • Симанушкина Анастасия
  • Чумаков Иван
  • Шамсиева Диана
  • Шеремет Анастасия

Работа по проекту[править]

Действия, выполняемые машиной Голдберга[править]

Действия, выполняемые машиной Голдберга
  1. Запуск домино, толкающих шарик
  2. Шарик падает в тележку
  3. Тележка скатывается по наклонной плоскости и заезжает на вращающуюся пластину
  4. Пластина вращает вторую пластину
  5. Шарик скатывается с пластины и падает
  6. Шарик скатывается по желобку, попадает в коробку и толкает другой шарик
  7. Шарик скатывается с наклонной плоскости и толкает домино
  8. Домино толкает тележку
  9. Тележка скатывается по наклонной плоскости и пережигает нитку
  10. Запускается маятник, толкающий брусок
  11. Брусок толкает шарик
  12. Шарик съезжает по желобку и толкает домино
  13. Домино толкает яйцо
  14. Яйцо падает, разбивается на сковороде

Материалы и предметы для создания проекта[править]

  • Фанера 3 мм и 5 мм
  • Бруски 30×40
  • Картон
  • Медный провод
  • Короб для проводов
  • Бечевка
  • Медная проволока
  • Конструктор металлический
  • Скотч
  • Саморезы
  • Деревянные шпажки
  • Клей ПВА
  • Бутылки пластиковые
  • Лезвия канцелярского ножа
  • Горячий клей
  • Пеноплэкс
  • Уголки
  • Воск
  • Бумага
  • Домино
  • Металлические шары
  • Яйцо
  • Коробки
  • Свеча
  • Сковородка

Инструменты для создания проекта[править]

  • Шуруповёрт
  • Лобзик
  • Пила
  • Отвёртки
  • Пистолет для горячего клея
  • Шкурка
  • Нож канцелярский
  • Струбцина
  • Зажигалка
  • Сверлильный станок

Этапы создания проекта[править]

Срок Задача Возникшие проблемы Выполненная работа
07.03.19 Определить цели и задачи проекта - Определена основная цель и выбрана последовательность действий машины
21.03.19 Разработка чертежа - Создан примерный чертеж машины
04.04.19 Разделение проекта на подзадачи - Выявлены основные части, из которых состоит машина
06.04.19 Произвести расчеты Отсутствие некоторых данных о параметрах машины Составлены примерные расчеты
10.04.19 Создать список необходимых материалов Ограниченность бюджета. Несоответствие финансовых возможностей потребностям Пересмотр идеи и внесение изменений в план действий
11.04.19 Поиск необходимых материалов Отсутствие понимания об инструментах, необходимых в процессе работы Составлен итоговый список материалов, получено разрешение на пользование ресурсами Фаблаба
16.04.19 Продолжение расчетов Малое количество знаний в области теоретической механики Закончен поиск необходимой информации
18.04.19 Первичный сбор частей машины Несоответствие теоретических и практических данных Произведен перерасчет
24.04.19 Оценка данных, полученных на предыдущих этапах работы - Проанализирована работа, внесены изменения
26.04.19 Начало сборки Отсутствие понимания у людей, что необходимо делать каждому Разделение группы на две бригады
06.05.19 Продолжение сборки - Определено то, что осталось сделать
08.05.19 Окончательная сборка и начало тестирования Работа некоторых частей машины не соответствует ожиданиям Изменены некоторые моменты проекта
14.05.19 Итоговое тестирование - Подведены итоги
18.05.19 Сформировать группу людей, ответственных за создание вики-страницы проекта - Группа сформирована

Расчеты элементов проекта[править]

  • Расчет скорости движения костяшки домино (Симанушкина Анастасия)
Расчет скорости движения костяшки домино


  • Расчет импульса, который передает свободно падающая костяшка домино тележке (Шеремет Анастасия)
Расчет импульса, который передает свободно падающая костяшка домино тележке


  • Расчет ускорения и начальной скорости тележки, падающей на вращающиеся платформы (Жунусов Мурат)
Расчет ускорения и начальной скорости тележки, падающей на вращающиеся платформы


  • Расчет расстояния от центра платформы, на которое нужно поместить монету для уравновешивания шарика (Виноградов Валентин)
Расчет расстояния от центра платформы, на которое нужно поместить монету для уравновешивания шарика


  • Расчет импульса, передаваемого шариком, катящегося по наклонной плоскости в коробку, а затем по прямой плоскости внутри коробки, шарику, находящемуся в коробке (Меркулов Василий)
Расчет импульса, передаваемого шариком, катящегося по наклонной плоскости в коробку, а затем по прямой плоскости внутри коробки, шарику, находящемуся в коробке


  • Расчёт конечного импульса шарика, съезжающего с наклонной поверхности, необходимого для запуска цепной реакции домино (Кораблин Вячеслав)
Расчёт конечного импульса шарика, съезжающего с наклонной поверхности, необходимого для запуска цепной реакции домино


  • Расчёт импульса последней костяшки домино, передаваемый тележке (Чумаков Иван)
Расчёт импульса последней костяшки домино, передаваемый тележке


  • Расчёт расстояния, которое проедет тележка после скатывания с горки (Бирюков Максим)
Расчёт расстояния, которое проедет тележка после скатывания с горки1.jpg
Расчёт расстояния, которое проедет тележка после скатывания с горки2.jpg


  • Расчет скорости движения висящего на нити шарика (Кочкина Анна)
Расчет скорости движения висящего на нити шарика


  • Расчет скорости шарика (Шамсиева Диана)
Расчет скорости шарика


  • Расчёт скорости падения последней костяшки домино по углу ее падения (Горовиц Борис)
Расчёт скорости падения последней костяшки домино по углу ее падения


  • Расчет импульса шарика, скатывающегося с наклонной плоскости, для столкновения с домино, которые столкнут яйцо на сковородку
Расчет импульса шарика, скатывающегося с наклонной плоскости, для столкновения с домино, которые столкнут яйцо на сковородку


  • Падение яйца. Расчёт силы, импульса и давления (Михайлов Кирилл)
Падение яйца. Расчет силы, импульса и давления

Результаты по проекту[править]

В ходе создания машины Голдберга были изучены и продемонстрированы многие основные законы теоретической механики. В частности, изучены разделы: статика твёрдого тела, связи и их реакции, моменты сил, кинематика твёрдого тела. Созданная машина Голдберга успешно выполняет поставленную задачу, используя сложную, последовательную цепочку действий.

Видео запуска машины Голдберга.


Литература и ссылки[править]

  1. Инструкция по оказанию первой доврачебной помощи
  2. Инструкция по охране труда при работе с ручным инструментом
  3. Как создать машину Руба Голдберга самому
  4. Краткая теория по теоретической механике
  5. Машина Голдберга
  6. Методическое пособие по использованию 3D принтера DFKit
  7. Методическое пособие по использованию ЧПУ лазерного станка DFKit
  8. 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
Источник — «http://tm.spbstu.ru/?title=Участник:9crew&oldid=57877»