Машина Голдберга наливающая напиток
Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
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
Актуальность
Актуальность данного проекта заключается в том, что при создании машины Голдберга можно найти практическое применение курсу теоретической механики.Конструирование машины позволяет наглядно продемонстрировать многие законы теоретической механики и классической физики в действии, а также сделать процесс обучения студентов увлекательным.
Цель проекта
Создать машину Голдберга, которая будет выполнять цепочку взаимодействий, приводящих к наполнению чашки напитком.
Задачи проекта
- 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
Группа 3130801/90009
- Подмарькова Наталья
Работа по проекту
Действия, выполняемые машиной Голдберга
- Металлический шарик №1 скатывается по желобу, сталкивая домино и запуская цепную реакцию
- Последний элемент домино сталкивает металлический шарик №2
- Металлический шарик №2 падает в емкость №1, связанную с емкостью №2 нитью, перетянутой через круглый блок, в следствие чего емкость №1 опускается, а емкость №2 поднимается
- Емкость №2 приподнимает подвижный желобок, в котором находится металлический шарик №3,
- Металлический шарик №3 скатывается по системе желобов и попадает в емкость №3, прикрепленную к прямоугольному блоку
- Емкость №3 опускается и запускает цепную реакцию из трех связанных между собой подвижных прямоугольных блоков
- Последний из трех блоков вследствие вышеописанной цепной реакции поднимается и опускает емкость с напитком, с которой связан нитью, перетянутой через два круглых блока.
- Напиток из наклоненной емкости льется точно в чашку
Материалы и предметы для создания проекта
- Деревянные брусочки одинакового размера
- 3 металлических шарика
- Нитки
- Крышки от банок для создания блока
- 2 прямоугольные емкости одинакового размера
- 1 маленькая емкость
- 1 емкость для напитка
- Чашка
- 2 катушки для ниток одинакового размера
- Труба изогнутая
Инструменты для создания проекта
- Саморезы
- Скотч
- Бумага
Этапы создания проекта
| Срок | Задача | Возникающие проблемы | Что сделано к сроку |
| 26.04.20 | Определить последовательность действий машины Голдберга | Сложностей на данном этапе не возникло | Определена основная последовательность, сделан набросок действий. |
| 07.05.20 | Найти материалы и предметы для создания машины | Некоторые материалы нужно было поискать в магазинах, не все пробные материалы сразу подошли | Необходимые предметы и материалы были найдены с запасом. |
| 14.05.20 | Разбор этапов для расчетов, начало расчетов | Сложности в формулировке задач для расчетов | Частично сделанные расчеты с пропусками |
| 01.06.20 | Анализ расчета этапов | Часть этапов выходят слишком громоздкими | Схема машины несколько упростилась |
| 05.06.20 | Завершить расчет этапов | Проблем на данном этапе не возникло | Расчеты успешно завершены |
| 07.06.20 | Собрать машину, сделать пробные запуски. | Несколько проблем с крепежом некоторых деталей | Машина успешно смонтирована, пробные запуски проведены |
| 11.06.20 | Монтирование видео. | Проблем на данном этапе не возникло | Видео запуска успешно записано и представлено на данной странице |
| 16.06.20 | Создать вики-страницу проекта | Отсутствие знаний о создании вики-страниц | Страница успешно создана |
Расчеты элементов проекта
- Расчет силы, которую необходимо приложить, чтобы первое домино упало
- Расчет конечной скорости с которой упадет шарик №2 в емкость №1
- Расчет массы, необходимой для выведения блока из равновесия
- Расчет конечной скорости шарика №3 после прохождения системы желобов
- Расчет силы с которой рычаг 1 подействует на рычаг 2
Расчеты элементов проекта (динамика)
- Расчет импульса шарика при ударе о дно емкости
- Расчет работ внешних сил шарика на первом участке
- Расчет силы натяжения нити и ускорения
- Расчет минимального импульса, который надо придать домино, чтобы оно упало
- Расчет конечной скорости шарика, скатывающегося по 3му желобу
Результаты по проекту
Машина Голдберга выполняет необходимую задачу: наливает напиток в кружку. В процессе расчетов и пробных запусков пришлось упростить некоторые этапы.
