Машина Голдберга, делающая селфи — различия между версиями
Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
(→Расчеты элементов проекта) |
(→Расчеты элементов проекта) |
||
(не показано 8 промежуточных версий этого же участника) | |||
Строка 113: | Строка 113: | ||
[[File:Zadacha1.jpg|thumb|]] | [[File:Zadacha1.jpg|thumb|]] | ||
::<math>Дано:</math> | ::<math>Дано:</math> | ||
− | ::<math>m_{1} = | + | ::<math>m_{1} = 0{,}01~кг</math> |
− | ::<math>m_{2} = | + | ::<math>m_{2} = 0{,}2~кг</math> |
::<math>μ = 0{,}5~</math> | ::<math>μ = 0{,}5~</math> | ||
Строка 120: | Строка 120: | ||
::<math>Решение:</math> | ::<math>Решение:</math> | ||
− | ::<math>F = 0{,}5\cdot ( | + | ::<math>F = 0{,}5\cdot (0{,}01+0{,}2)~кг\cdot 10~м/с^{2} = 1{,}05~H</math> |
::<math>Ответ:</math> | ::<math>Ответ:</math> | ||
Строка 135: | Строка 135: | ||
[[File:2zadacha.jpg|thumb|]] | [[File:2zadacha.jpg|thumb|]] | ||
::<math>Дано:</math> | ::<math>Дано:</math> | ||
− | ::<math>M = | + | ::<math>M = 0{,}8~кг</math> |
− | ::<math>l = | + | ::<math>l = 0{,}2~м</math> |
::<math>T = 5~Н</math> | ::<math>T = 5~Н</math> | ||
− | ::<math>h = | + | ::<math>h = 0{,}04~м</math> |
− | ::<math>x = | + | ::<math>x = 0{,}01~м</math> |
− | ::<math>m = | + | ::<math>m = 0{,}005~кг</math> |
::<math>Найти:~H{,}~u</math> | ::<math>Найти:~H{,}~u</math> | ||
::<math>Решение:</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 = | + | ::<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 = 0{,}8~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} } | + | ::<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>Ответ:</math> | ||
− | ::<math>H = 1{,} | + | ::<math>H = 0{,}01~м</math> |
− | ::<math>u = 1{,}05~H</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> | ||
Строка 156: | Строка 406: | ||
== Результаты по проекту == | == Результаты по проекту == | ||
+ | Видео запуска машины Голдберга. | ||
+ | |||
+ | {{#widget:YouTube|id=aBVaeESMvfM}} | ||
+ | |||
== Используемые источники == | == Используемые источники == | ||
# [https://dzhmao.ru/info/instruktsiya-po-okazaniyu-pervoy-dovrachebnoy-pomoshchi-.php Инструкция по оказанию первой доврачебной помощи] | # [https://dzhmao.ru/info/instruktsiya-po-okazaniyu-pervoy-dovrachebnoy-pomoshchi-.php Инструкция по оказанию первой доврачебной помощи] |
Текущая версия на 12:13, 14 июня 2019
Машина Голдберга – это механизм, выполняющий очень простое действие посредством длинной последовательности взаимодействий по «принципу домино».
Содержание
Описание[править]
Актуальность проблемы[править]
Актуальность данного проекта заключается в практическом применении курса теоретической механики и классической физики при создании проекта.
Цель работы[править]
Создать машину Голдберга,выполняющую ряд действий, приводящих к фотографированию людей.
Задачи, решаемые при выполнении работы[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
Состав проектной команды[править]
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[править]
Действия, выполняемые машиной Голдберга[править]
- 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[править]
- 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[править]
- Отвертки
- Пила
- Молоток
Этапы создания проекта[править]
Срок | Задача | Возникающие проблемы | Что сделано к сроку |
---|---|---|---|
21.02.19 | Разработка планов проекта | Разрозненность мнений членов команды | Определена основная последовательность действий, выполняемых машиной |
07.03.19 | Расчет этапов проекта | Сложности в решении задач | Теоретически рассчитаны этапы проекта |
21.03.19 | Поиск материалов и инструментов, необходимых для создания машины | Отсутствие некоторых материалов, ограниченность финансовых ресурсов | Найдено всё необходимое |
04.04.19 | Создание отдельных элементов машины | Неумение работать с некоторыми инструментами | Созданы элементы машины и стенд, на котором они будут размещены |
18.04.19 | Сборка проекта | Проблемы, связанные с креплением элементов машины | Полностью собрана машина |
02.05.19 | Пробный запуск машины | Несрабатывание некоторых этапов проекта | Устранены недочеты |
16.05.19 | Окончательный запуск машины, съёмка видео и его монтирование | Не возникло | Создана машина Голдберга |
30.05.19 | Оформление работы в электронном виде | Отсутствие знаний в области создания вики-страниц | Создана вики-страница проекта |
Расчеты элементов проекта[править]
- Задача 1. (Кожусь Алексей) Определение силы магнита, необходимой для выведения дощечки из пазов
- Задача 2. Определение высоты подвеса молотка и его конечной скорости
- Задача 3. (Никита Дунаев) Определение скорости последней костяшки домино
- Задача 4. (Егор Калашников) Определение скорости, которую сообщила последняя костяшка домино шарику
- Задача 5. (Баграт Мирзаханян) Определение скорости падающей корзины с грузом и давления, создаваемого корзиной на кнопку
- Задача 6. (Павел Макарцев) Определение скорости, которую сообщил вентилятор кораблю
- Задача 7. (Виктория Атюшева) Определение скоростей корабля и шарика после столкновения
- Задача 8. (Александра Федорова) Определение времени движения тела
- Задача 9. (Екатерина Нарядчикова) Определение высоты падения шарика
- Задача 10. (Илларион Федорченко) Определение пройденного по наклонной плоскости пути бруска
- Задача 11. (Никита Пономарев) Определение скорости шарика, вылетевшего из рогатки
- Задача 12. (Александр Иванов) Определение высоты и дальности полета шарика, вылетевшего из рогатки
- Задача 14. (Лев Южаков) Определение угла, на который отклонится стилус, подвешенный на нитях, после удара с мячиком
Результаты по проекту[править]
Видео запуска машины Голдберга.
Используемые источники[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 3D принтера DFKit
- 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