Редактирование: Машина Голдберга, доставляющая корм Собаке
Внимание! Вы не авторизовались на сайте. Ваш IP-адрес будет публично видимым, если вы будете вносить любые правки. Если вы войдёте или создадите учётную запись, правки вместо этого будут связаны с вашим именем пользователя, а также у вас появятся другие преимущества.
Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
| Текущая версия | Ваш текст | ||
| Строка 2: | Строка 2: | ||
==Описание== | ==Описание== | ||
===Актуальность=== | ===Актуальность=== | ||
| − | Актуальность данного проекта заключается в том, что при | + | 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. В частности 3D принтер и ЧПУ лазерный станок. |
| − | |||
===Цель проекта=== | ===Цель проекта=== | ||
Создать машину Голдберга, которая будет выполнять цепочку взаимодействий, приводящих к доставке корма питомцу. | Создать машину Голдберга, которая будет выполнять цепочку взаимодействий, приводящих к доставке корма питомцу. | ||
| Строка 34: | Строка 33: | ||
===Действия, выполняемые машиной Голдберга=== | ===Действия, выполняемые машиной Голдберга=== | ||
| − | [[File: | + | [[File:Mashina.png|thumb|right|Схема устройства машины Голдберга, доставляющая корм Собаке]] |
| − | # | + | # |
| − | # | + | # |
| − | # | + | # |
| − | # | + | # |
| − | # | + | # |
| − | # | + | # |
| − | # | + | # |
| − | # | + | # |
| − | # | + | # |
| − | # | + | # |
| − | # | + | # |
| − | # | + | # |
===Материалы и предметы для создания проекта=== | ===Материалы и предметы для создания проекта=== | ||
| + | * Металлические шарики | ||
* Машинка | * Машинка | ||
* Воронка | * Воронка | ||
| Строка 55: | Строка 55: | ||
* Клей | * Клей | ||
* Крепежные уголки | * Крепежные уголки | ||
| + | * Веревка | ||
| + | * Гвозди | ||
* Саморезы | * Саморезы | ||
* Скотч | * Скотч | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
===Инструменты для создания проекта=== | ===Инструменты для создания проекта=== | ||
* ЧПУ лазерный станок DFKit | * ЧПУ лазерный станок DFKit | ||
| Строка 80: | Строка 74: | ||
| 21.02.19 | | 21.02.19 | ||
| Определить последовательность действий машины Голдберга | | Определить последовательность действий машины Голдберга | ||
| − | | Каждый предлагает свои идеи. Возникли разногласия по некоторым пунктам | + | | Каждый предлагает свои идеи. Возникли разногласия по некоторым пунктам. |
| − | | Определена основная последовательность | + | | Определена основная последовательность. |
|- | |- | ||
| − | | | + | | 07.03.19 |
| Окончательно определить последовательность действий машины Голдберга | | Окончательно определить последовательность действий машины Голдберга | ||
| − | | | + | | С трудом пришли к консенсусу. |
| − | | Определена последовательность | + | | Определена последовательность, сделан набросок действий. |
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
|- | |- | ||
| 21.03.19 | | 21.03.19 | ||
| − | | Найти | + | | Найти материалы и инструменты для проекта |
| − | | | + | | Материалы было решено искать среди остатков от производства. |
| − | | Было найдено почти все необходимое. | + | | Было найдено почти все необходимое, кроме спинеров, книг, шариков. |
|- | |- | ||
| 04.04.19 | | 04.04.19 | ||
| − | | | + | | Сделать горки, книги, домино. |
| − | | | + | | Отсутствие навыков работы с инструментами. |
| − | | | + | | 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. |
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
|- | |- | ||
| 18.04.19 | | 18.04.19 | ||
| − | | | + | | Сделать рычаг, качель, собрать всё вместе. |
| − | | | + | | Попытались несколько раз запустить машину. Устранили недочёты, выявленные на пробных запусках: сделали подставки под лестницы и воронку, отпилили кусок воронки. |
| − | |||
|- | |- | ||
| − | | | + | | 16.05.19 |
| − | | | + | | Сделать пробные запуски. Записать видео. |
| − | + | | Первая попытка запуска оказалась не совсем удачной, потому что эллеменьы были размещены не совсем правильно. | |
| − | + | | Решили покрасить нашу машину Голдберга, чтобы она имела более презентабельный вид. В целях пожарной безопасности исключили зажигалку из проекта. В итоге удалось запустить нашу машину. | |
| − | |||
| − | |||
| − | | | ||
| − | |||
| − | | | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
|- | |- | ||
| 30.05.19 | | 30.05.19 | ||
| − | | Создать вики-страницу | + | | Создать вики-страницу проекта |
| Отсутствие знаний о создании вики-страниц | | Отсутствие знаний о создании вики-страниц | ||
| Результатом является данная страница | | Результатом является данная страница | ||
| Строка 140: | Строка 108: | ||
==Расчеты элементов проекта== | ==Расчеты элементов проекта== | ||
| − | * | + | *Расчет расстояния и угла, на который необходимо отклонить маятник, чтобы он сбил домино |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
| − | [[File: | + | <div class="mw-collapsible-content"> |
| + | [[File:Угол маятника.png|thumb|250px|Схема для расчета расстояния и угла, на который надо отклонить маятник]] | ||
| + | ::<math>Дано:</math> | ||
| + | ::<math>r_{1}=0{,}02~м</math> | ||
| + | ::<math>l=0{,}07~м</math> | ||
| − | </ | + | ::<math>Найти:~\alpha ,~r</math> |
| + | |||
| + | ::<math>Решение:</math> | ||
| + | ::<math>r_{1}=l\cdot sin\alpha _{1}</math> | ||
| + | ::<math>\alpha _{1}=arcsin(r_{1}/l)</math> | ||
| + | ::<math>\alpha = 3\alpha _{1} = 3arcsin(r_{1}/l)</math> | ||
| + | ::<math>r=l\cdot sin\alpha = l\cdot sin(3arcsin(r_{1}/l)) = 0{,}07\cdot sin(3arcsin(0{,}02/0{,}07))= 0{,}054~м</math> | ||
| + | ::<math>\alpha = 3arcsin(0{,}02/0{,}07) = 49{,}8^\circ </math> | ||
| − | + | ::<math>Ответ:</math> | |
| − | < | + | ::<math>r=0{,}054~м,~\alpha =49{,}8^\circ </math> |
| − | < | ||
| − | |||
</div> | </div> | ||
</div> | </div> | ||
| − | * | + | |
| + | *Проверка условия движения рычага №2 в результате падения шарика №1 на рычаг №1 | ||
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
| − | [[File: | + | [[File:Рычаги.png|thumb|300px|Схема взаимодействия шарика и двуплечих рычагов]] |
| + | ::<math>Дано:</math> | ||
| + | ::<math>m_{шар}=0{,}03~кг</math> | ||
| + | ::<math>m_{рыч}=0{,}1~кг</math> | ||
| + | ::<math>h=0{,}1~м</math> | ||
| − | </ | + | ::<math>Решение:</math> |
| − | </ | + | ::<math>Перед ~соударением ~шарика ~с ~рычагом ~по ~закону ~сохранения ~энергии:</math> |
| + | ::<math>m_{шар}gh=\frac{m_{шар} \cdot v_{шар}^2}{2}</math> | ||
| + | ::<math>v_{шар}=\sqrt {2gh}=1{,}41~м/с </math> | ||
| + | ::<math>После ~соударения ~по ~закону ~сохранения ~энергии:</math> | ||
| + | ::<math>\frac{m_{шар} \cdot v_{шар}^2}{2}=\frac{m_{рыч} \cdot v_{рыч}^2}{2} + \frac{m_{шар} \cdot v_{шар~после}^2}{2}</math> | ||
| + | ::<math>По~закону ~сохранения ~импульса:</math> | ||
| + | ::<math>m_{рыч} \cdot v_{шар} = \frac{m_{рыч} \cdot v_{рыч}}{2} + v_{шар~после}\cdot m_{шар}</math> | ||
| + | ::<math>v_{рыч} = \frac{2\cdot m_{шар} \cdot v_{шар}}{m_{шар}+m_{рыч}/2} = \frac{2\cdot 0{,}03 \cdot 1{,}41}{0{,}03+0{,}1/2} = 1{,}065~м/с</math> | ||
| + | ::<math>По~закону ~сохранения ~импульса:</math> | ||
| + | ::<math>m_{шар} \cdot v_{шар} = m_{шар} \cdot v_{шар~после} + \frac{m_{рыч} \cdot v_{рыч}}{2}</math> | ||
| + | ::<math>Чтобы ~привести ~в ~движение ~рычаг ~№2, ~необходимо:</math> | ||
| + | ::<math>v_{рыч}>\sqrt {gh}=1 ~м/с</math> | ||
| − | + | ::<math>Ответ:</math> | |
| − | < | + | ::<math>v_{рыч}=1{,}065~м/с~>\sqrt {gh}=1 ~м/с,~следовательно, ~вторая ~балка ~придёт ~в ~движение.</math> |
| − | < | ||
| − | |||
</div> | </div> | ||
</div> | </div> | ||
| − | * | + | |
| − | + | *Расчет импульса, который необходимо придать тележке для начала её движения вниз по склону | |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
| − | [[File: | + | [[File:Тележка схема.png|thumb|200px|Схема для расчета импульса, необходимого для начала движения тележки]] |
| + | ::<math>Дано:</math> | ||
| + | ::<math>m_{тележка}=0{,}15~кг</math> | ||
| + | ::<math>t=1~c</math> | ||
| + | ::<math>\alpha=45^\circ</math> | ||
| + | ::<math>\mu=0{,}2</math> | ||
| − | </ | + | ::<math>Найти:~p</math> |
| − | </ | + | |
| + | ::<math>Решение:</math> | ||
| + | ::<math>p=F_{взаимод}\cdot t</math> | ||
| + | ::<math>\vec{F} + \vec{N} + m\vec{g} = 0</math> | ||
| + | ::<math>OX:~-F_{тр}+mg\cdot sin\alpha = 0</math> | ||
| + | ::<math>OY:~N=mg\cdot cos\alpha</math> | ||
| + | ::<math>F_{тр}=\mu \cdot N=\mu \cdot mg\cdot sin\alpha</math> | ||
| + | ::<math>F_{тр}=0{,}2\cdot 0{,}15\cdot 10\cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = 0{,}21~H</math> | ||
| + | ::<math>p=0{,}21\cdot 1 = 0{,}21~\frac{кг\cdot м}{с}</math> | ||
| − | + | ::<math>Ответ:</math> | |
| − | < | + | ::<math>p=0{,}21~\frac{кг\cdot м}{с}</math> |
| − | < | ||
| − | |||
</div> | </div> | ||
</div> | </div> | ||
| − | * | + | |
| + | *Расчет скорости, с которой должна ехать тележка, чтобы запустить цепную реакцию падающих домино | ||
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
| − | [[File: | + | [[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> |
| − | </ | ||
| − | + | ::<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> |
| − | </ | + | ::<math>v=1{,}33~м/с</math> |
| − | |||
| − | |||
| − | < | ||
| − | < | ||
| − | |||
</div> | </div> | ||
</div> | </div> | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | * | + | *Расчет массы рычага для нажатия на кнопку компьютерной мыши |
<div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | <div class="mw-collapsible mw-collapsed"> | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
| − | + | ::<math>Минимальное ~значение ~силы ~для ~нажатия ~кнопки:~F=0{,}68~H</math> | |
| + | ::<math>F=m\cdot a=m\cdot g</math> | ||
| + | ::<math>m=\frac{F}{g} = \frac{0{,}68}{10} = 0{,}069~кг</math> | ||
| − | < | + | ::<math>Ответ:</math> |
| − | </ | + | ::<math>m=0{,}069~кг</math> |
| − | |||
| − | |||
| − | < | ||
| − | < | ||
| − | |||
</div> | </div> | ||
</div> | </div> | ||
| − | |||
==Результаты по проекту== | ==Результаты по проекту== | ||
| − | Машина Голдберга выполняет необходимую задачу: | + | Машина Голдберга выполняет необходимую задачу: подвозит корм собаке. В процессе расчетов и пробных запусков пришлось убрать или модифицировать некоторые этапы. Вычисления немного подвели: пришлось исправлять высоту и длину некоторых конструкций. Возможно, если потестировать побольше, выявились бы еще несовершенства. |
Видео запуска машины Голдберга. | Видео запуска машины Голдберга. | ||
| − | {{#widget:YouTube|id= | + | {{#widget:YouTube|id=5enBCKGQ75I}} |
| − | |||
| − | + | Видео, запускаемое на ноутбуке, показывает рабочий процесс создания машины Голдберга. | |
| + | {{#widget:YouTube|id=Nns4rjPvjyA}} | ||
==Литература и ссылки== | ==Литература и ссылки== | ||
# [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] | ||
| Строка 252: | Строка 245: | ||
# [https://ru.wikipedia.org/wiki/Машина_Голдберга Машина Голдберга] | # [https://ru.wikipedia.org/wiki/Машина_Голдберга Машина Голдберга] | ||
# [http://dfkit.ru Методическое пособие по использованию ЧПУ лазерного станка DFKit] | # [http://dfkit.ru Методическое пособие по использованию ЧПУ лазерного станка DFKit] | ||
| + | # Примеры различных машин Голдберга: | ||
