Редактирование: Машина Голдберга: Новый год

'''Машина Голдберга''' — некий механизм, с помощью цепочки разнообразных действий, построенных по принципу домино, выполняющий простую задачу предельно сложным и длинным путём.
==Описание==
===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, а так же научиться нестандартно использовать подручные материалы.
===Цель проекта===
Создать машину Голдберга, которая посредством выполнения цепочки действий, поздравит всех с Новым годом.
===Задачи проекта===
# 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===
'''Группа 3532704/80002'''
* Прокофьев Виктор
* Бутяева Арина
* Старостенко Анастасия
* Дюков Никита
* Борисов Евгений
* Ведмедь Никита
* Скогликов Иван
* Бессонов Никита
* Хаджибеков Юрий
* Хоанг Као Бинь
* Ольга Хвещук

==Работа по проекту==
===Действия, выполняемые машиной Голдберга===
# Ёлочка создает эффект домино, дёргая за нитку запускает следующий шаг.
# Дергается нитка и из-за её натяжения толкается паровозик.
# Скатывается паровозик и толкает нижнюю часть рычага следующего шага.
# Верхняя часть рычага толкает шарик, находящийся на платформе. Шарик падает в трубу деревянного домика на горку по которой скатывается и сбивает крепёж верёвки следующего шага.
# Веревка открепляется, затем левая часть весов начинает опускаться, а противоположная поднимаясь опрокидывает коробочку с шариком, который переходит в следующий шаг.
# Шарик скатывается вниз по наклонной плоскости и сбивает кубик, подвешенный на нити, который переходит в следующий шаг.
# Кубик приводит в движение шарик №1, который скатывается по наклонной плоскости, задевая спицу. Верхняя часть спицы приводит в движение шарик №2, который скатывается по желобам, затем этот шарик падает на магнит, соединяющий остальные шарики, в следствии чего крайний шарик №3 начинает движение и переходит в следующий шаг.
# Шарик катится по желобу, закатываясь на незакреплённую балку, которая падает вместе с шариком, увеличивая его скорость, который катится в следующий шаг.
# Шарик падает на левую часть качелей, поднимая правую часть, которая натягивает нить следующего шага.
# Нить убирает перегородку, затем шарик скатывается вниз по желобам, приводя в действие следующий шаг.
# Шарик сбивает груз, который приводит в действие механизм "планетарная система шестерёнок", разворачивающий бумагу с поздравлением. 
===Материалы и предметы для создания проекта===
* Металлические шарики 
* Домино из фанеры
* Капроновые нитки
* Картон
* Фанера
* Гвозди
* Саморезы
* Гайки
* Краски
* Шпагатная верёвка
* Спица
* Магниты
* Рельсы
* Ёлочные игрушки
* Пластилин
* Спинеры
* Фломастеры
* Бумага

===Инструменты для создания проекта===
* ЧПУ лазерный станок DFKit
* Электроинструмент
* Ручной инструмент
* Молоток
* Отвёртка
* Дрель


==Расчеты элементов проекта==
*Расчет расстояния и угла, на котором нужно крепить елки
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:Схема_Елки.png|thumb|350px|Схема для расчета расстояния и угла, на котором нужно крепить елки]]
[[File:Задача_Елки.png]]

</div>
</div>


*Расчет натяжения нити для запуска машинки
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:2_все.jpg]]

</div>
</div>


*Расчёт скорости движения машинки с горки 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:3_с.jpg|thumb|300px|Схема для расчёта скорости движения машинки с горки]]
[[File:3_з.jpg]]

</div>
</div>


*Расчет скорости падения шарика
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:Dyk2.png]]
[[File:Dyk1.png]]
</div>
</div>


*Расчет минимальной массы утяжелителя для весов
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:5_с.jpg|thumb|300px|Схема для расчета минимальной массы утяжелителя для весов]]
[[File:5_з.jpg]]

</div>
</div>


*Расчет импульса, который необходимо придать кубику для начала его движения 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:Схема кубик.jpg|thumb|300px|Схема для расчета импульса, необходимого для начала движения кубика]]
::<math>Дано:</math>
::<math>a=b=0{,}04~м</math>
::<math>c=0{,}004~м</math>
::<math>ρ=650~\frac{кг}{м^3}</math>
::<math>l_{1}=0{,}29~м</math>
::<math>l_{2}=0{,}245~м</math>
::<math>t=1~с</math>
::<math>\mu=1{,}3</math>

::<math>Найти:~p_{min}-?</math>

::<math>Решение:</math>
::<math>1)~Вычисление~угла~между~наклонной~плоскостью~и~горизонталью:</math>
::<math>\alpha=arccos(\frac{l_{2}}{l_{1}})=arccos(\frac{0{,}245}{0{,}29})=32{,}35^\circ</math>
::<math>2)~Вычисление~массы~кубика:</math>
::<math>V=a\cdot b\cdot c\cdot 6 = 0{,}04\cdot 0{,}04\cdot 0{,}004\cdot 6 = 3{,}84\cdot 10^{-5}~м^3</math>
::<math>m=ρ\cdot V = 650\cdot 3{,}84\cdot 10^{-5} = 0{,}02496~кг</math>
::<math>3)~Вычисление~минимально~необходимого~импульса:</math>
::<math>p_{min}=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 cos\alpha</math>
::<math>F_{тр}=1{,}3\cdot 0{,}02496\cdot 10\cdot 0{,}0845 = 0{,}27~H</math>
::<math>p_{min}=0{,}27\cdot 1 = 0{,}27~\frac{кг\cdot м}{с}</math>

::<math>Ответ:</math>
::<math>p_{min}=0{,}27~\frac{кг\cdot м}{с}</math>

</div>
</div>


*Расчет скорости шарика
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:7_1.jpg]]
[[File:7_2.jpg]]

</div>
</div>


*Расчет массы для падения рычага
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:BessonovO.jpg|thumb|300px|Схемы для расчета падения рычага]]
[[File:Bessonov4.jpg]]


</div>
</div>


*Расчет высоты падения шарика
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:Схема_Весы.jpg|thumb|300px|Схема для расчета высоты падения шарика]]
[[File:MJcYl2W8rxg.jpg]]

</div>
</div>


*Расчет массы шарика, который нужно крепить на нить для системы шестеренок
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
<div class="mw-collapsible-content"> 
[[File:11_с.jpg|thumb|300px|Схема для расчета массы шарика, который нужно крепить на нить для системы шестеренок]]
[[File:11_з.jpg]]

</div>
</div>

==Результаты по проекту==
Машина Голдберга выполняет необходимую задачу: Поздравляет окружающих с Новым годом! В процессе пробных запусков пришлось  модифицировать некоторые этапы. Проведены вычисления наших шагов. Так же сняты видео работы машины и процесс ее создания.
 

Видео запуска машины Голдберга:

{{#widget:YouTube|id=_ewoVjvNOAA}}

Видео показывает рабочий процесс создания машины Голдберга:

{{#widget:YouTube|id=AUHMyMaHlhE}}

==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]