Топ жарышы
Бул жолу мен сизге физика кабинети үчүн жөнөкөй, бирок эффективдүү аппарат жасоону сунуштайм. Бул топ жарышы болот. Трек дизайнынын дагы бир артыкчылыгы - ал көп орун ээлебестен дубалга илинип турат жана жарыш тажрыйбасын көрсөтүүгө дайым даяр. Үч шар бирдей бийиктикте жайгашкан чекиттерден бир убакта башталат. Бул жагынан бизге атайын жасалган ракета жардам берет. Топтор үч башка жол менен чуркайт.
Аппарат дубалга илинип турган тактайга окшош. Тактайга үч тунук түтүк чапталган, шарлар кыймылдай турган жолдор. Биринчи тилке эң кыска жана кадимки жантайыңкы тегиздиктин формасына ээ. Экинчиси - тегерек сегмент. Үчүнчү тилке циклоиддин фрагменти түрүндө. Ар бир адам тегерек деген эмне экенин билет, бирок анын кандай экенин жана циклоид кайдан келерин билишпейт. Эсиңиздерге сала кетейин, циклоид – бул тайгаланбастан түз сызык боюнча тоголонуп, тегерек боюнча туруктуу чекит менен тартылган ийри сызык.
Велосипеддин дөңгөлөктөрүнө ак чекит коюп, кимдир бирөөдөн велосипедди түртүүнү же аны түз сызыкта өтө жай айдап кетүүсүн суранганыбызды элестетип көрөлү, бирок азырынча чекиттин кыймылын байкайбыз. Автобуска бекитилген пункттун жолу циклоидди курчап турат. Бул экспериментти жасоонун кереги жок, анткени сүрөттө биз картада сызылган циклоидди жана топтордун жүрүшү үчүн арналган бардык тилкелерди көрүүгө болот. Баштапкы чекитте калыстык үчүн, биз үч шарды тең бирдей иштете турган жөнөкөй рычаг стартер курабыз. Рычагын тартуу менен шарлар бир убакта жолго тийет.
Адатта биздин интуициябыз эң түз жолду, башкача айтканда, жантайыңкы тегиздикти ээрчиген шар эң ылдам болуп, жеңип чыгаарын айтат. Бирок физика да, жашоо да мынчалык жөнөкөй эмес. Бул эксперименталдык аппаратты чогултуп, өзүңүз көрүңүз. Ким иштесин. Материалдар. 600 400 миллиметр өлчөмүндөгү тик бурчтуу фанер же бирдей өлчөмдөгү тыгындар же диаметри 10 миллиметр болгон эки метрден ашпаган тунук пластикалык түтүк, калыңдыгы 1 миллиметр алюминий лист, диаметри 2 миллиметр зым. , түтүктөрдүн ичинде эркин кыймылдашы керек болгон үч бирдей шар. Сиз түтүктүн ички диаметрине жараша сынган подшипник болот шариктерин, коргошун атуу же мылтык топторун колдоно аласыз. Аппаратыбызды дубалга илип коёбуз жана бул үчүн сүрөттөрдү иле турган эки кармагыч керек. Бизден өз колдору менен зым туткаларды сатып же жасасаңыз болот.
аспаптар. Араа, курч бычак, ысык желим тапанча, бургулоочу, металл кескич, кычкач, карандаш, тешкич, бургу, жыгач файлы жана дремель жумушту абдан жеңилдетет. База. Кагазда биз катыбыздагы чийме боюнча 1:1 масштабында болжолдонгон үч саякат маршрутун тартабыз. Биринчиси түз. Экинчи айлананын сегменти. Үчүнчү жол - циклоиддер. Биз аны сүрөттөн көрө алабыз. Жолдордун туура чиймесин негизги тактага кайра чийүү керек, ошондо биз кийинчерээк шарлардын изи болуп кала турган түтүктөрдү каякка чапташыбыз керектигин билебиз.
Топ тилкелери. Пластикалык түтүктөр тунук болушу керек, аларда биздин шарлар кандай кыймылдап жатканын көрө аласыз. Пластикалык түтүктөр арзан жана дүкөндөн оңой табылат. Биз түтүктөрдүн талап кылынган узундугун, болжол менен 600 миллиметрди кесип, андан кийин аларды бир аз кыскартып, ылайыктуу жана сиздин долбоорго аракет кылабыз.
Track start support. 80x140x15 миллиметр өлчөмүндөгү жыгач блокто, диаметри түтүкчөлөр менен үч тешик бургула. Биз биринчи тректи жабышкан тешик, б.а. тегиздикти сүрөттөгөн, сүрөттө көрсөтүлгөндөй кесилип, калыптанышы керек. Чындыгында, түтүк туура бурчта ийилбейт жана учактын формасына мүмкүн болушунча тийип турат. Түтүктүн өзү да ал пайда кылган бурчта кесилет. Блоктун бардык бул тешиктерине тиешелүү түтүктөрдү жабыңыз.
жүктөөчү машина. Калыңдыгы 1 мм болгон алюминий барактан биз чиймеде көрсөтүлгөндөй өлчөмдөрү бар эки тик бурчтукту кесип алдык. Биринчи жана экинчисинде, биз жолдордун башталышын түзгөн жыгач тилкеде тешиктер бургулангандай, коаксиалдуу түрдө 7 миллиметр диаметри менен үч тешик бурабыз. Бул тешиктер шарлар үчүн баштапкы уя болот. Экинчи пластинкага диаметри 12 миллиметр болгон тешиктерди бургула. Төмөнкү пластинанын четине жана үстүнкү пластинанын аларга кичине тешиктери бар тик бурчтуу металлдын кичинекей кесиндилерин жабыңыз. Бул элементтердин тегиздөөсүнө кам көрөлү. 45 x 60 мм борбордук плита үстүнкү жана астыңкы плиталардын ортосуна туура келиши керек жана тешиктерди жабуу жана ачуу үчүн жыла алгыдай болушу керек. Төмөнкү жана үстүнкү плиталарга чапталган кичинекей бляшкалар рычагдын кыймылы менен солго жана оңго жыла алгыдай кылып, борбордук пластинканын капталдагы кыймылын чектейт. Биз бул пластинкада рычаг орнотула турган чиймеде көрүнүп турган тешик бурабыз.
рычаг колу. Аны диаметри 2 миллиметр болгон зымдан ийлейбиз. Зымды зым илгичтен 150 мм узундукта кесип алуу менен оңой алууга болот. Көбүнчө мындай илгичти жуугандан таза кийимдер менен бирге алабыз жана ал биздин максаттарыбыз үчүн түз жана жоон зымдардын эң сонун булагы болуп калат. Зымдын бир учун 15 миллиметр аралыкта туура бурч менен ийиңиз. Экинчи учуна жыгач тутканы коюу менен бекитсе болот.
Колдоо рычагы. Ал бийиктиги 30x30x35 миллиметр келген блоктон жасалган. Блоктун ортосунда биз рычагдын учу иштей турган диаметри 2 миллиметр болгон сокур тешиктерди бурабыз. Аягы. Акыры, биз кандайдыр бир жол менен топторду кармашыбыз керек. Ар бир курт кармагыч менен аяктайт. Алар оюндун ар бир этабынан кийин бөлмөнүн бардык жеринен топ издебешибиз үчүн керек. Биз 50 мм чоор кесиминен тартып алабыз. Бир тарапта, топ маршрутту аягына чейин сүзө турган узунураак дубалды түзүү үчүн бурчта түтүктү кесип. Түтүктүн башка учунда клапан табакчасын орното турган оюкту кесип салыңыз. Пластина топтун кандайдыр бир жерде көзөмөлдөн чыгып кетишине жол бербейт. Ал эми тарелканы чыгарарыбыз менен топтун өзү колубузга түшүп калат.
Аппаратты орнотуу. Тактанын жогорку оң бурчунда, бардык тректердин белгиленген башында, биз түтүктөрдү негизге жабышкан жыгач блокту жабыңыз. Түтүктөрдү чийилген сызыктар боюнча тактага ысык клей менен жабыңыз. Плитанын бетинен эң алыскы циклоиддик жол анын орточо узундугу боюнча 35 мм бийиктиктеги жыгач тилке менен бекемделген.
Тешик плиталарын жыгач блоктун тешиктерине катасыз туура келгидей кылып, үстүнкү тректин колдоо блогуна клейлеңиз. Биз рычагды борбордук пластинанын тешигине, бирин старттык машинанын корпусуна киргизебиз. Биз рычагдын учун арабага киргизебиз, эми вагон тактайга жабыштырылышы керек болгон жерди белгилей алабыз. Механизм рычагды солго бурганда бардык тешиктер ачыла тургандай иштеши керек. Табылган жерди карандаш менен белгилеп, акырында колдоону ысык клей менен жабыңыз.
Кызыктуу. Дубалга жарыш тилкесин жана ошол эле учурда илимий аппаратты илип коёбуз. Салмагы жана диаметри бирдей болгон шарлар баштапкы жерлерине коюлат. Триггерди солго бурсаңыз, шарлар бир убакта кыймылдай башташат. Биз финиш сызыгында эң ылдам топ 500 мм эң кыска тректеги топ болот деп ойлодук беле? Биздин интуициябыз ишке ашпай калды. Бул жерде андай эмес. Ал марага үчүнчү келе жатат. Таң калыштуусу, бул чын.
Эң ылдам шар - бул циклоиддик жол менен кыймылдаганы, анын жолу 550 миллиметр болсо да, экинчиси - тегеректин сегменти боюнча кыймылдаганы. Кантип башталгыч чекитте бардык шарлар бирдей ылдамдыкта болгон? Бардык шарлар үчүн бирдей потенциалдык энергия айырмасы кинетикалык энергияга айланган. Илим бизге бүтүрүү убакыттарындагы айырма кайдан келип чыкканын айтып берет.
Ал шарлардын мындай жүрүм-турумун динамикалык себептер менен түшүндүрөт. Шарларга жолдун капталынан шарларга таасир этүүчү реакция күчтөрү деп аталган белгилүү бир күчтөр таасир этет. Реакция күчүнүн горизонталдык компоненти циклоид үчүн орточо эсеп менен эң чоңу болуп саналат. Ал ошондой эле ошол топтун эң чоң орточо горизонталдуу ылдамданышын шарттайт. Гравитациялык тердин каалаган эки чекитин бириктирген бардык ийри сызыктардын ичинен циклоиддин түшүү убактысы эң кыска экени илимий чындык. Сиз бул кызыктуу суроону физика сабактарынын биринде талкуулай аласыз. Балким, бул коркунучтуу барактардын бирин бөлүп коёт.
