Машина Голдберга "Полив рассады" — различия между версиями

Версия 00:00, 12 июня 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

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

машины Голдберга. Нарисовать схему установки.

Машина Голбдерга. «Полив рассады»

Посмотреть машину Голдберга можно перейдя по ссылке:

https://drive.google.com/file/d/1w1pqLi9YWFq9A10wxjItrHFwrH3OtphY/view?usp=sharing

Устройство машины 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. Первый груз вместе с цилиндрическим объектом перевешивают второй груз, система приходит в равноускоренное движение. Необходимо, чтобы цилиндрический объект упал в центр основания ёмкости. Рассчитаем расстояние d, между точкой, в которой должен находится центр основания банки, и краем наклонной плоскости, по которой катится цилиндрический объект. Решение доступно по ссылке:

https://drive.google.com/open?id=1U3hd1hcyOcrVBqxoG7ezZe4ub_iYq8xv

2) Система, состоящая из двух грузов, связанных нерастяжимой нитью, ёмкости и цилиндрического объекта приходит в движение. Рассчитаем время, за которое второй груз поднимется на достаточное расстояние, чтобы рулетка высвободилась и пришла в движение. Решение доступно по ссылке:

https://drive.google.com/open?id=1Dj-W8dsi2gE0rmz0h-cdaLBjDlACy2bY

3) Когда рулетка освобождается, её начальная скорость равна 0 м/с. На рулетку действует сила упругости и сила трения. Рулетка сталкивается со стаканом. Необходимо рассчитать, какой импульс рулетка передаёт стакану. Для этого проведём два дополнительных эксперимента. Возьмём пружинку, прикрепим её к плотной бумаге, подвесим на неё несколько грузов известной массы: 0,1 кг, 0,2 кг, ... . Разметим на бумаге шкалу: 0,98 Ньютонов, 1,96 Н, ... . Таким образом, получился самодельный динамомерт. Прикрепим к динамометру корпус рулетки, будем тянуть динамомерт и узнаем силу трения рулетки о поверхность стола. Fтр=1,2Н. Теперь закрепим конец рулетки, прикрепим динамометр к корпусу рулетки, растянем рулетку на расстояние Х1, будем держать динамометр в горизонтальной плоскости с минимальной силой. К силе, которую показывает динамометр, прибавим найденную ранее силу трения, получим силу упругости при растяжении рулетки Х1. Разделим силу упругости на Х1, получим коэффициент упругости К. К= 86 Н/м. Рассчитаем, какой импульс рулетка передаёт стакану. Решение доступно по ссылке:

https://drive.google.com/file/d/1vAAxBejnlkkuHyoMPResdQLldtTiBxQC/view?usp=sharing

4) Стакан, после удара рулеткой, катится по круговой траектории, поворачивается на 90 градусов. Найдём радиус траектории стакана. Решение доступно по ссылке:

https://drive.google.com/file/d/1OCYSdNCurnoYWoySrYsvwQ8q7SPNPmDa/view?usp=sharing

5) 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:

https://drive.google.com/file/d/1d3LBQCLVOTfG_4LL5GT3-L7r7dgT74uU/view?usp=sharing

6) Шар начинает движение по наклонной плоскости из положения равновесия, толкает свечку. Какую скорость будут иметь свечка и шар, когда они врежутся в стенку? Решение доступно по ссылке:

https://drive.google.com/open?id=1wZ93sfijhetiblay4BTVRSIhFrfc60bn

7) 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 грамм 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:

https://drive.google.com/open?id=17wQUxjSnDaXOdx9VJ7gGXBHdd6wXydWH

8) После того, как нитка перегорает, груз, прикреплённый к концу нитки, падает в кувшин с водой. Груз вытесняет воду, которая переливается в горшок с рассадой. Необходимо рассчитать значение массы груза, при которой он утонет. Решение доступно по ссылке:

https://drive.google.com/file/d/1xqKpvEXrhdLG3Sp9rpAFRbYHTLPvYaOF/view?usp=sharing

новый раздео

литература и ссылки

1 2 3

радел еще

Машина Голдберга представляет собой