Difference between revisions of "File:Схема Эксперемента.jpg"

From Department of Theoretical and Applied Mechanics
Jump to: navigation, search
(Машина Голдберга группы 13131/12, конечная целью которой - вызов химической реакции.)
 
(Машина Голдберга группы 13131/12, конечная целью которой - вызов химической реакции.)
Line 1: Line 1:
−
Машина Голдберга группы 13131/12, конечная целью которой - вызов химической реакции.
+
'''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==
 +
===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. В частности 3D принтер и ЧПУ лазерный станок.
 +
===Цель проекта===
 +
Создать машину Голдберга, которая будет выполнять цепочку взаимодействий, приводящих к запуску воздушного шара.
 +
===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 13151/12'''
 +
* Петров Тимофей
 +
* Морозов Юрий
 +
* Иванов Евгений
 +
* Кулигин Дмитрий
 +
* Уэрта Рауль
 +
* Лашукова Анна
 +
* Евлахова Мария
 +
* Николаенко Алина
 +
* Баловнева Вероника
 +
* Бармута Василий
 +
* Новичков Сергей
 +
* Калимуллин Роман
 +
==Работа по проекту==
 +
===Действия, выполняемые машиной Голдберга===
 +
[[File:Sketch of the Goldberg's machine.png|thumb|Схема устройства машины Голдберга, запускающей видео на ноутбуке]]
 +
# Запуск маятника Ньютона приводит в действие домино, вызывая цепную реакцию
 +
# Последняя доминошка сталкивает 1й шарик, который в последствии падает на рычаг, опуская конец, на который он приземлился
 +
# Другой конец рычага, поднявшись, приводит в движение следующий рычаг, что приводит следующий шарик в движение
 +
# Шарик катится по желобам и, скатываясь, делает мертвую петлю, по выходу из которой, приводит в движение деревянный конус
 +
# Конус 1 прокатываясь по своей поверхности соударяется с конусом 2
 +
# Конус 2 получив импульс от конуса 1 перекатывается и ударяется о крепление резинки, которая является частью пневматической пушки.
 +
# Резинка, удерживаемая нитью, обрывается, что приводит к её сокращению. Воздух, находящийся внутри, под созданным давлением вылетает через узкое отверстие крышки, изменяя положение листа бумаги, на котором расположен шар 3
 +
# Положение листа изменяется, приводя в движение шарик 3
 +
# Шарик 3 катится по листу и падает в емкость, закрепленную на уравновешенных весах
 +
# Весы выходят из состояния равновесия, опуская емкость с шариком и поднимая дно стакана с реагентом, который в свою очередь закреплен одним концом к емкости, в которую должен попасть реагент
 +
# Реагент высыпается, начиная химическую реакцию.
 +
 
 +
===Материалы и предметы для создания проекта===
 +
* Шарики разных масс
 +
* Тележка
 +
* Машинка
 +
* Рычаги
 +
* Маятник Ньютона
 +
* Фанера
 +
* Доски
 +
* Сухой спирт/горелка
 +
* Клей
 +
* Нить / Веревка
 +
* Воздушный шарик
 +
* Коробка
 +
* Ткань 
 +
* Домино
 +
* Скотч
 +
* Стаканчики
 +
* Реагенты
 +
* Листы
 +
===Инструменты для создания проекта===
 +
* 3D принтер
 +
* ЧПУ лазерный станок
 +
 
 +
===Этапы создания проекта===
 +
{| class="wikitable"
 +
|-
 +
|'''Срок'''
 +
|'''Задача'''
 +
|'''Возникающие проблемы'''
 +
|'''Что сделано к сроку'''
 +
|-
 +
| 27.09.18
 +
| Определить последовательность действий машины Голдберга
 +
| Каждый предлагает свои идеи. Возникли разногласия по некоторым пунктам.
 +
| Определена основная последовательность.
 +
|-
 +
| 04.10.18
 +
| Окончательно определить последовательность действий машины Голдберга
 +
| С трудом пришли к консенсусу.
 +
| Определена последовательность, сделан набросок действий.
 +
|-
 +
| 11.10.18
 +
| Найти материалы для проекта
 +
| 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 проекта
 +
| 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.
 +
|-
 +
| 25.10.18
 +
| Разбор этапов для расчетов
 +
| Сложности в определении задачи в целом
 +
| Начали решать проблему с расчетами.
 +
|-
 +
| 01.11.18
 +
| Начало расчетов
 +
| Возникли проблемы с решением задач.
 +
| Определились до конца с расчетами. Разделили задания по группам.
 +
|-
 +
| 08.11.18
 +
| Продолжение расчетов
 +
| Трудности с определением, какие законы необходимо применять
 +
| Выполнили часть расчетов.
 +
|-
 +
| 15.11.18
 +
| Анализ этапов
 +
| Пружинящая
 +
 +
поверхность оказалась сложна в расчетах и реализации.
 +
| Решили убрать пружинящую поверхность из проекта.
 +
|-
 +
| 22.11.18
 +
| Закончить расчеты
 +
| Сложности в подведении итогов расчетов
 +
| Решили все задачи, выполнили все расчеты.
 +
|-
 +
| 29.11.18
 +
| Создать схему
 +
| Понять, как лучше распределить этапы
 +
| Распределили этапы по группам. Каждая группа сделала чертеж своего этапа. Объединили все части в единое целое.
 +
|-
 +
| 06.12.18
 +
| Сделать рычаги, лестницы, домино, качающийся маятник
 +
| 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.
 +
|-
 +
| 13.12.18
 +
| 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
 +
| Отсутствие знаний о создании вики-страниц
 +
| Результатом является данная страница
 +
|}
 +
 
 +
==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-content">
 +
[[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>
 +
 
 +
 
 +
*Расчет импульса, который необходимо придать тележке
 +
 +
для начала её движения вниз по склону
 +
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 +
<div class="mw-collapsible-content">
 +
[[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>
 +
 
 +
 
 +
*Расчет скорости, с которой должна ехать тележка, чтобы запустить цепную реакцию падающих домино
 +
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 +
<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>
 +
 
 +
 
 +
*Расчет массы рычага для нажатия на кнопку компьютерной мыши
 +
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
 +
<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>
 +
 
 +
==Результаты по проекту==
 +
Машина Голдберга выполняет необходимую задачу: нажимает на кнопку для запуска видео. 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.
 +
 
 +
{{#widget:YouTube|id=5enBCKGQ75I}}
 +
 
 +
Видео, запускаемое на ноутбуке, показывает рабочий процесс создания машины Голдберга.
 +
 
 +
{{#widget:YouTube|id=Nns4rjPvjyA}}
 +
 
 +
==Литература и ссылки==
 +
# [https://dzhmao.ru/info/instruktsiya-po-okazaniyu-perv.. Инструкция по оказанию первой доврачебной помощи]
 +
# [https://ohranatruda.ru/ot_biblio/instructions/166/146.. Инструкция по охране труда при работе с ручным инструментом]
 +
# [https://ru.wikihow.com/создать-машину-Руба-Голдберга-.. 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]

Revision as of 22:13, 19 March 2019

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

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. В частности 3D принтер и ЧПУ лазерный станок.

Цель проекта

Создать машину Голдберга, которая будет выполнять цепочку взаимодействий, приводящих к запуску воздушного шара.

Задачи проекта

  1. Определить последовательность действий, которые будут выполняться машиной Голдберга
  2. Подобрать необходимые материалы, предметы и инструменты для создания проекта
  3. Произвести расчеты и вычисления для определения параметров отдельных частей проекта
  4. Создать схему машины Голдберга
  5. Сделать отдельные части проекта
  6. Собрать машину Голдберга
  7. Произвести пробные запуски и устранить недочеты
  8. Смонтировать видео
  9. Произвести показательный запуск машины Голдберга
  10. Создать вики-страницу проекта

Проектная команда

Группа 13151/12

  • Петров Тимофей
  • Морозов Юрий
  • Иванов Евгений
  • Кулигин Дмитрий
  • Уэрта Рауль
  • Лашукова Анна
  • Евлахова Мария
  • Николаенко Алина
  • Баловнева Вероника
  • Бармута Василий
  • Новичков Сергей
  • Калимуллин Роман

Работа по проекту

Действия, выполняемые машиной Голдберга

Схема устройства машины Голдберга, запускающей видео на ноутбуке
  1. Запуск маятника Ньютона приводит в действие домино, вызывая цепную реакцию
  2. Последняя доминошка сталкивает 1й шарик, который в последствии падает на рычаг, опуская конец, на который он приземлился
  3. Другой конец рычага, поднявшись, приводит в движение следующий рычаг, что приводит следующий шарик в движение
  4. Шарик катится по желобам и, скатываясь, делает мертвую петлю, по выходу из которой, приводит в движение деревянный конус
  5. Конус 1 прокатываясь по своей поверхности соударяется с конусом 2
  6. Конус 2 получив импульс от конуса 1 перекатывается и ударяется о крепление резинки, которая является частью пневматической пушки.
  7. Резинка, удерживаемая нитью, обрывается, что приводит к её сокращению. Воздух, находящийся внутри, под созданным давлением вылетает через узкое отверстие крышки, изменяя положение листа бумаги, на котором расположен шар 3
  8. Положение листа изменяется, приводя в движение шарик 3
  9. Шарик 3 катится по листу и падает в емкость, закрепленную на уравновешенных весах
  10. Весы выходят из состояния равновесия, опуская емкость с шариком и поднимая дно стакана с реагентом, который в свою очередь закреплен одним концом к емкости, в которую должен попасть реагент
  11. Реагент высыпается, начиная химическую реакцию.

Материалы и предметы для создания проекта

  • Шарики разных масс
  • Тележка
  • Машинка
  • Рычаги
  • Маятник Ньютона
  • Фанера
  • Доски
  • Сухой спирт/горелка
  • Клей
  • Нить / Веревка
  • Воздушный шарик
  • Коробка
  • Ткань
  • Домино
  • Скотч
  • Стаканчики
  • Реагенты
  • Листы

Инструменты для создания проекта

  • 3D принтер
  • ЧПУ лазерный станок

Этапы создания проекта

Срок Задача Возникающие проблемы Что сделано к сроку
27.09.18 Определить последовательность действий машины Голдберга Каждый предлагает свои идеи. Возникли разногласия по некоторым пунктам. Определена основная последовательность.
04.10.18 Окончательно определить последовательность действий машины Голдберга С трудом пришли к консенсусу. Определена последовательность, сделан набросок действий.
11.10.18 Найти материалы для проекта 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 проекта 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.
25.10.18 Разбор этапов для расчетов Сложности в определении задачи в целом Начали решать проблему с расчетами.
01.11.18 Начало расчетов Возникли проблемы с решением задач. Определились до конца с расчетами. Разделили задания по группам.
08.11.18 Продолжение расчетов Трудности с определением, какие законы необходимо применять Выполнили часть расчетов.
15.11.18 Анализ этапов Пружинящая

поверхность оказалась сложна в расчетах и реализации.

Решили убрать пружинящую поверхность из проекта.
22.11.18 Закончить расчеты Сложности в подведении итогов расчетов Решили все задачи, выполнили все расчеты.
29.11.18 Создать схему Понять, как лучше распределить этапы Распределили этапы по группам. Каждая группа сделала чертеж своего этапа. Объединили все части в единое целое.
06.12.18 Сделать рычаги, лестницы, домино, качающийся маятник 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.
13.12.18 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 Отсутствие знаний о создании вики-страниц Результатом является данная страница

Расчеты элементов проекта

  • Расчет расстояния и угла, на который необходимо отклонить маятник, чтобы он сбил домино
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]


  • Проверка условия движения рычага №2 в результате падения шарика №1 на рычаг №1
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}\gt \sqrt {gh}=1 ~м/с[/math]
[math]Ответ:[/math]
[math]v_{рыч}=1{,}065~м/с~\gt \sqrt {gh}=1 ~м/с,~следовательно, ~вторая ~балка ~придёт ~в ~движение.[/math]


  • Расчет импульса, который необходимо придать тележке

для начала её движения вниз по склону

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]


  • Расчет скорости, с которой должна ехать тележка, чтобы запустить цепную реакцию падающих домино
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}\gt 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]


  • Расчет массы рычага для нажатия на кнопку компьютерной мыши
[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]

Результаты по проекту

Машина Голдберга выполняет необходимую задачу: нажимает на кнопку для запуска видео. 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, запускаемое на ноутбуке, показывает рабочий процесс создания машины Голдберга.

Литература и ссылки

  1. Инструкция по оказанию первой доврачебной помощи
  2. Инструкция по охране труда при работе с ручным инструментом
  3. Как создать машину Руба Голдберга самому
  4. Краткая теория по теоретической механике
  5. Машина Голдберга
  6. Методическое пособие по использованию 3D принтера DFKit
  7. Методическое пособие по использованию ЧПУ лазерного станка DFKit
  8. Примеры различных машин Голдберга:

75 Rube Goldberg Ideas & Inventions | DoodleChaos The Dresser - Rube Goldberg Machine for Getting Dressed | Joseph's Machines Marble run | Vivify cg Мастерская Голдберга | СПб и Мск | Лекториум

File history

Click on a date/time to view the file as it appeared at that time.

Date/TimeThumbnailDimensionsUserComment
current21:35, 19 March 2019Thumbnail for version as of 21:35, 19 March 20195,435 × 2,105 (448 KB)Bobristroiteli (talk | contribs)Машина Голдберга группы 13131/12, конечная целью которой - вызов химической реакции.
  • You cannot overwrite this file.

The following file is a duplicate of this file (more details):

There are no pages that link to this file.

Metadata

This file contains additional information, probably added from the digital camera or scanner used to create or digitize it. If the file has been modified from its original state, some details may not fully reflect the modified file.
Camera manufacturer Apple
Camera model iPhone 7 Plus
Exposure time 1/25 sec (0.04)
F Number f/1.8
ISO speed rating 40
Date and time of data generation 13:28, 19 March 2019
Lens focal length 3.99 mm
Latitude 60° 0′ 20.26″ N
Longitude 30° 22′ 25.83″ E
Altitude 30.611 meters above sea level
Orientation Normal
Horizontal resolution 72 dpi
Vertical resolution 72 dpi
Software used 10.3.3
File change date and time 13:28, 19 March 2019
Exposure Program Normal program
Exif version 2.21
Date and time of digitizing 13:28, 19 March 2019
Meaning of each component
  1. Y
  2. Cb
  3. Cr
  4. does not exist
APEX shutter speed 4.6438923395445
APEX aperture 1.6959937156324
APEX brightness 3.7139141742523
APEX exposure bias 0
Metering mode Pattern
Flash Flash did not fire, compulsory flash suppression
DateTimeOriginal subseconds 104
DateTimeDigitized subseconds 104
Supported Flashpix version 0,100
Color space Uncalibrated
Sensing method One-chip color area sensor
Scene type A directly photographed image
Exposure mode Auto exposure
White balance Auto white balance
Focal length in 35 mm film 28 mm
Scene capture type Standard
GPS time (atomic clock) 10:28
Speed unit Kilometers per hour
Speed of GPS receiver 0
Reference for direction of image Magnetic direction
Direction of image 201.04455445545
Reference for bearing of destination Magnetic direction
Bearing of destination 201.04455445545
GPS date 19 March 2019
IIM version 2
Retrieved from "http://mech.spbstu.ru/?title=File:Схема_Эксперемента.jpg&oldid=103737"