Машина Голдберга, включающая два светодиода — различия между версиями
(не показано 20 промежуточных версий этого же участника) | |||
Строка 2: | Строка 2: | ||
==Описание== | ==Описание== | ||
=== Актуальность === | === Актуальность === | ||
− | 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, а именно ЧПУ лазерный станок, программировать | + | 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, а именно ЧПУ лазерный станок, программировать контроллеры Arduino, а так же научиться нестандартно использовать подручные материалы. |
=== Цель проекта === | === Цель проекта === | ||
Создать машину Голдберга, которая посредством выполнения цепочки действий, станет механизмом запуска двух светодиодов. | Создать машину Голдберга, которая посредством выполнения цепочки действий, станет механизмом запуска двух светодиодов. | ||
Строка 23: | Строка 23: | ||
* Березовский Кирилл | * Березовский Кирилл | ||
* Кисляков Георгий | * Кисляков Георгий | ||
+ | |||
==Работа по проекту== | ==Работа по проекту== | ||
=== Действия, выполняемые машиной Голдберга === | === Действия, выполняемые машиной Голдберга === | ||
+ | [[File:СХЕМА.bmp|thumb|right]] | ||
+ | # Включается контроллер Arduino | ||
+ | # Горящая свечка сжигает нить, держащую маятник | ||
# Запускается маятник | # Запускается маятник | ||
# Маятник сбивает домино | # Маятник сбивает домино | ||
Строка 36: | Строка 40: | ||
* Тележка | * Тележка | ||
* Свечка | * Свечка | ||
+ | * Батарейки | ||
+ | * Светодиоды | ||
* Фанера | * Фанера | ||
* Палки | * Палки | ||
Строка 44: | Строка 50: | ||
* Саморезы | * Саморезы | ||
* Гайки | * Гайки | ||
+ | |||
===Инструменты для создания проекта=== | ===Инструменты для создания проекта=== | ||
* ЧПУ лазерный станок DFKit | * ЧПУ лазерный станок DFKit | ||
Строка 49: | Строка 56: | ||
* Электроинструмент | * Электроинструмент | ||
* Ручной инструмент | * Ручной инструмент | ||
+ | * Контроллер Arduino | ||
+ | |||
===Этапы создания проекта=== | ===Этапы создания проекта=== | ||
Строка 77: | Строка 86: | ||
| 05.12.19 || Построить всю машину и собрать ее || Подходящие инструменты не могли найти || 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. | | 05.12.19 || Построить всю машину и собрать ее || Подходящие инструменты не могли найти || 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. | ||
|- | |- | ||
− | | 12.12.19 || Собрать всё вместе. Сделать пробные запуски. || Первая попытка запуска оказалась не совсем удачной, так как не могли || Попытались несколько раз запустить машину. Устранили недочёты, выявленные на пробных запусках. | + | | 12.12.19 || Собрать всё вместе. Сделать пробные запуски. || Первая попытка запуска оказалась не совсем удачной, так как не могли удачно поставить домино || Попытались несколько раз запустить машину. Устранили недочёты, выявленные на пробных запусках. |
|- | |- | ||
| 19.12.19 || Монтирование видео. Презентация машины Голдберга || Долго монтировали видео || Видео готово к назначенному сроку | | 19.12.19 || Монтирование видео. Презентация машины Голдберга || Долго монтировали видео || Видео готово к назначенному сроку | ||
Строка 83: | Строка 92: | ||
| 24.12.19 || Создать вики-страницу проекта || Отсутствие знаний о создании вики-страниц || Результатом является данная страница | | 24.12.19 || Создать вики-страницу проекта || Отсутствие знаний о создании вики-страниц || Результатом является данная страница | ||
|} | |} | ||
+ | |||
== Расчеты элементов проекта== | == Расчеты элементов проекта== | ||
− | Расчет угла, на который необходимо отклонить маятник, чтобы он сбил домино | + | * Расчет угла, на который необходимо отклонить маятник, чтобы он сбил домино (Федотовских Е.) |
− | Дано: | + | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> |
+ | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
+ | [[File:Схе.bmp|thumb|right|Схема для расчет угла]] | ||
+ | '''Дано:''' | ||
+ | |||
''l = 0,26 м | ''l = 0,26 м | ||
− | |||
− | + | h = 0.3 м | |
− | '' | + | |
+ | a = 45° | ||
+ | |||
+ | m = 0,014 кг'' | ||
+ | |||
+ | '''Доказать''', что угла в 45 градусов хватит, чтобы толкнуть домино | ||
+ | |||
+ | '''Решение:''' | ||
+ | |||
+ | ''h1 = cos45 * l = 0,184 м | ||
+ | |||
+ | h2 = h - h1 = 0,116 м | ||
+ | |||
+ | E0 = mgh2 = 0,016 Дж = Ек = mU^2 /2 | ||
+ | |||
+ | U = (2Ek/m)^(1/2) = 1,51 м/с | ||
+ | |||
+ | P = m*U = 0,0214 кг*м/с'' | ||
+ | |||
+ | В интернете узнали, что чтобы уронить стандартную домино весом 5 грамм нужен импульс около 0,01 кг*м/с | ||
+ | |||
+ | |||
+ | 0,01 < 0,0214 | ||
+ | |||
+ | '''Ответ:''' | ||
+ | ''Угла в 45 градусов хватит, чтобы уронить доминошку'' | ||
+ | |||
+ | </div> | ||
+ | </div> | ||
+ | |||
+ | * Расчет минимального импульса, который необходимо придать машинке на красной дорожке для начала ее движения (Березовский К.) | ||
+ | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
+ | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
+ | [[File:Схема2.png|thumb|right]] | ||
+ | [[File:Расч3.png]] | ||
+ | </div> | ||
+ | </div> | ||
+ | |||
+ | * Расчет минимального импульса, который необходимо придать машинке на зеленой дорожке для начала ее движения (Белый А.) | ||
+ | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
+ | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
+ | [[File:Схема импульса.png|thumb|right]] | ||
+ | [[File:Расч4.png]] | ||
+ | </div> | ||
+ | </div> | ||
+ | |||
+ | * Расчёт скорости движения машинки с горки (Верзунов К.) | ||
+ | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
+ | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
+ | [[File:Схема движ.png|thumb|right]] | ||
+ | [[File:Рачс.jpg]] | ||
+ | </div> | ||
+ | </div> | ||
+ | |||
+ | ==Результаты проекта== | ||
+ | Машина Голдберга выполняет необходимую задачу: включает два светодиода. В процессе расчетов и пробных запусков пришлось убрать или модифицировать некоторые этапы. Вычисления немного подвели: пришлось изменять угол и длину некоторых конструкций. | ||
+ | |||
+ | Видео запуска машины Голдберга. | ||
− | + | {{#widget:YouTube|id=4_KoX3jz9Xk}} | |
− | |||
− | + | ==Литература и ссылки== | |
− | ' | + | # [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] |
Текущая версия на 13:20, 26 декабря 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, а именно ЧПУ лазерный станок, программировать контроллеры Arduino, а так же научиться нестандартно использовать подручные материалы.
Цель проекта[править]
Создать машину Голдберга, которая посредством выполнения цепочки действий, станет механизмом запуска двух светодиодов.
Задачи проекта[править]
- Определить последовательность действий, которые будут выполняться машиной Голдберга
- Создать схему машины Голдберга
- Подобрать необходимые для создания проекта материалы, предметы и инструменты из предложенных на конкурсе
- Произвести необходимые расчеты
- Сделать отдельные части проекта
- Собрать машину Голдберга
- Произвести пробные запуски и устранить недочеты
- Произвести показательный запуск машины Голдберга
- Снять результат на видео
- Создать вики-страницу проекта
Проектная команда[править]
Группа 3532704/80001
- Верзунов Константин
- Федотовских Евгений
- Белый Александр
- Березовский Кирилл
- Кисляков Георгий
Работа по проекту[править]
Действия, выполняемые машиной Голдберга[править]
- Включается контроллер Arduino
- Горящая свечка сжигает нить, держащую маятник
- Запускается маятник
- Маятник сбивает домино
- Цепная реакция домино доходит до двух небольших самодельных машинок
- Машинки катятся по деревянной горке
- Машинки ударяются о выключатель
- Включаются два светодиода
Материалы и предметы для создания проекта[править]
- Резиновый мячик
- Тележка
- Свечка
- Батарейки
- Светодиоды
- Фанера
- Палки
- Доски
- Клей
- Веревка
- Гвозди
- Саморезы
- Гайки
Инструменты для создания проекта[править]
- ЧПУ лазерный станок DFKit
- 3D принтер DFKit
- Электроинструмент
- Ручной инструмент
- Контроллер Arduino
Этапы создания проекта[править]
Срок | Задача | Возникающие проблемы | Что сделано к сроку |
---|---|---|---|
26.09.19 | Определить последовательность действий машины Голдберга | Каждый предлагает свои идеи. Возникли разногласия по некоторым пунктам. | Определена основная последовательность. |
03.10.19 | Окончательно определить последовательность действий машины Голдберга | С трудом пришли к консенсусу. | Определена последовательность, сделан набросок действий. |
10.10.19 | Найти материалы для проекта | Материалы было решено искать в ФАБЛАБе | Необходимые материалы были найдены. |
17.10.19 | 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. |
24.10.19 | Разбор этапов для расчетов | Сложности в определении предмета расчета | Начали решать проблему с расчетами. |
31.10.19 | Начало расчетов | Возникли проблемы с решением задач | Определились до конца с расчетами. Разделили задания по группам. |
07.11.19 | Продолжение расчетов | Трудности с определением, какие законы необходимо применять | Выполнили часть расчетов. |
14.11.19 | Анализ этапов | Время горения нити было тяжело определить | Решили определить опытным путем |
21.11.19 | Закончить расчеты | Сложности в подведении итогов расчетов | Решили все задачи, выполнили все расчеты. |
28.11.19 | Создать схему | Понять, как лучше распределить этапы | Распределили этапы по группам. Каждая группа сделала чертеж своего этапа. Объединили все части в единое целое. |
05.12.19 | Построить всю машину и собрать ее | Подходящие инструменты не могли найти | 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. |
12.12.19 | Собрать всё вместе. Сделать пробные запуски. | Первая попытка запуска оказалась не совсем удачной, так как не могли удачно поставить домино | Попытались несколько раз запустить машину. Устранили недочёты, выявленные на пробных запусках. |
19.12.19 | Монтирование видео. Презентация машины Голдберга | Долго монтировали видео | Видео готово к назначенному сроку |
24.12.19 | Создать вики-страницу проекта | Отсутствие знаний о создании вики-страниц | Результатом является данная страница |
Расчеты элементов проекта[править]
- Расчет угла, на который необходимо отклонить маятник, чтобы он сбил домино (Федотовских Е.)
Дано:
l = 0,26 м
h = 0.3 м
a = 45°
m = 0,014 кг
Доказать, что угла в 45 градусов хватит, чтобы толкнуть домино
Решение:
h1 = cos45 * l = 0,184 м
h2 = h - h1 = 0,116 м
E0 = mgh2 = 0,016 Дж = Ек = mU^2 /2
U = (2Ek/m)^(1/2) = 1,51 м/с
P = m*U = 0,0214 кг*м/с
В интернете узнали, что чтобы уронить стандартную домино весом 5 грамм нужен импульс около 0,01 кг*м/с
0,01 < 0,0214
Ответ: Угла в 45 градусов хватит, чтобы уронить доминошку
- Расчет минимального импульса, который необходимо придать машинке на красной дорожке для начала ее движения (Березовский К.)
- Расчет минимального импульса, который необходимо придать машинке на зеленой дорожке для начала ее движения (Белый А.)
- Расчёт скорости движения машинки с горки (Верзунов К.)
Результаты проекта[править]
Машина Голдберга выполняет необходимую задачу: включает два светодиода. В процессе расчетов и пробных запусков пришлось убрать или модифицировать некоторые этапы. Вычисления немного подвели: пришлось изменять угол и длину некоторых конструкций.
Видео запуска машины Голдберга.
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 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