Редактирование: Машина Голдберга человека паука, как часть цепочки машин конкурса 2035
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 1: | Строка 1: | ||
− | |||
'''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». | '''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== | ==Описание== | ||
Строка 27: | Строка 26: | ||
==Работа по проекту== | ==Работа по проекту== | ||
===Действия, выполняемые машиной Голдберга=== | ===Действия, выполняемые машиной Голдберга=== | ||
− | [[File: | + | [[File:Sketch of the Goldberg's machine.png|thumb|Схема устройства машины Голдберга, запускающей видео на ноутбуке]] |
− | |||
− | |||
# Шар предыдущей конкурсной машины толкает заготовленный заранее шар №1, который запускает нашу машину | # Шар предыдущей конкурсной машины толкает заготовленный заранее шар №1, который запускает нашу машину | ||
# Шар №1 катится по горке под действием силы тяжести, попадает в винтовой спуск | # Шар №1 катится по горке под действием силы тяжести, попадает в винтовой спуск | ||
Строка 70: | Строка 67: | ||
|'''Что сделано к сроку''' | |'''Что сделано к сроку''' | ||
|- | |- | ||
− | | | + | | 27.09.18 |
− | | | + | | 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. |
|- | |- | ||
− | | | + | | 04.10.18 |
− | | | + | | Начав реализовывать первый этап, мы столкнулись с трудностями. |
− | + | | Трудности помешали нам продолжить реализацию. | |
− | | | ||
|- | |- | ||
− | | | + | | 11.10.18 |
− | | | + | | Найти материалы для проекта |
− | | Материалы было решено искать среди остатков от производства. Взяли все, что | + | | Материалы было решено искать среди остатков от производства. Взяли все, что не жалко. |
− | | | + | | Необходимые материалы были найдены. |
|- | |- | ||
− | | | + | | 18.10.18 |
− | | Найти предметы и инструменты для | + | | Найти предметы и инструменты для проекта |
− | | С этим проблем не возникло. В ФабЛабе есть все необходимые инструменты: | + | | С этим проблем не возникло. В ФабЛабе есть все необходимые инструменты: ЧПУ лазерный станок DFKit, 3D принтер DFKit и т.д. |
| Было найдено все необходимое. | | Было найдено все необходимое. | ||
|- | |- | ||
− | | | + | | 25.10.18 |
− | | Разбор этапов для расчетов | + | | Разбор этапов для расчетов |
− | | Сложности в определении задачи в целом | + | | Сложности в определении задачи в целом |
| Начали решать проблему с расчетами. | | Начали решать проблему с расчетами. | ||
|- | |- | ||
− | | | + | | 01.11.18 |
| Начало расчетов | | Начало расчетов | ||
| Возникли проблемы с решением задач. | | Возникли проблемы с решением задач. | ||
− | | Определились до конца с расчетами. | + | | Определились до конца с расчетами. Разделили задания по группам. |
|- | |- | ||
− | | | + | | 08.11.18 |
| Продолжение расчетов | | Продолжение расчетов | ||
− | | Трудности с определением, какие законы необходимо применять | + | | Трудности с определением, какие законы необходимо применять |
| Выполнили часть расчетов. | | Выполнили часть расчетов. | ||
|- | |- | ||
− | | | + | | 15.11.18 |
| Анализ этапов | | Анализ этапов | ||
− | | | + | | Пружинящая поверхность оказалась сложна в расчетах и реализации. |
− | | Решили убрать | + | | Решили убрать пружинящую поверхность из проекта. |
|- | |- | ||
− | | | + | | 22.11.18 |
− | | Закончить | + | | Закончить расчеты |
− | | Сложности в | + | | Сложности в подведении итогов расчетов |
− | | Решили все задачи, выполнили | + | | Решили все задачи, выполнили все расчеты. |
|- | |- | ||
− | | | + | | 29.11.18 |
− | | Создать схему | + | | Создать схему |
− | | Понять, как | + | | Понять, как лучше распределить этапы |
− | | Распределили этапы | + | | Распределили этапы по группам. Каждая группа сделала чертеж своего этапа. Объединили все части в единое целое. |
|- | |- | ||
− | | | + | | 06.12.18 |
− | | Сделать | + | | Сделать рычаги, лестницы, домино, качающийся маятник |
| Отсутствие навыков работы с инструментами. | | 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. | | 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. | ||
|- | |- | ||
− | | | + | | 13.12.18 |
− | | Собрать всё вместе | + | | Покрасить домино. Собрать всё вместе. Сделать пробные запуски. |
− | | | + | | С кексиком возникли проблемы. Никто его не купил. Убрали кексик из проекта. Решили использовать зажигалку вместо свечки. |
− | | | + | | Попытались несколько раз запустить машину. Устранили недочёты, выявленные на пробных запусках: сделали подставки под лестницы и воронку, отпилили кусок воронки. Рычаг №3 будет нажимать не на кнопку, а на мышь. |
|- | |- | ||
− | | | + | | 20.12.18 |
− | | | + | | Монтирование видео. Презентация машины Голдберга |
− | | | + | | Первая попытка запуска оказалась не совсем удачной, потому что загорелась краска на веревке. Запускать машину с помощью огня оказалось опасно. |
− | | | + | | 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. |
|- | |- | ||
− | | | + | | 25.12.18 |
| Создать вики-страницу проекта | | Создать вики-страницу проекта | ||
| Отсутствие знаний о создании вики-страниц | | Отсутствие знаний о создании вики-страниц | ||
Строка 142: | Строка 138: | ||
==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-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> | ||
+ | |||
+ | |||
+ | *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> | ||
Строка 154: | Строка 192: | ||
− | * | + | *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:Тележка схема.png|thumb|200px|Схема для расчета импульса, необходимого для начала движения тележки]] | |
− | [[File: | + | ::<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 | + | *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: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> | ||
Строка 179: | Строка 246: | ||
− | *Расчет | + | *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> | ||
Строка 193: | Строка 264: | ||
Видео запуска машины Голдберга. | Видео запуска машины Голдберга. | ||
− | {{#widget:YouTube|id= | + | {{#widget:YouTube|id=5enBCKGQ75I}} |
− | Видео показывает рабочий процесс создания машины Голдберга. | + | Видео, запускаемое на ноутбуке, показывает рабочий процесс создания машины Голдберга. |
− | {{#widget:YouTube|id= | + | {{#widget:YouTube|id=Nns4rjPvjyA}} |
==Литература и ссылки== | ==Литература и ссылки== |