Difference between revisions of "Машина Голдберга, запускающая химическую реакцию"

From Department of Theoretical and Applied Mechanics
Jump to: navigation, search
(Актуальность)
 
(9 intermediate revisions by 2 users not shown)
Line 5: Line 5:
  
 
===Цель проекта===  
 
===Цель проекта===  
Создать машину Голдберга, которая будет выполнять цепочку взаимодействий, приводящих к запуску воздушного шара.  
+
Создать машину Голдберга, которая будет выполнять цепочку взаимодействий, приводящих к запуску химической реакции.
 +
 
 
===Задачи проекта===  
 
===Задачи проекта===  
 
# Определить последовательность действий, которые будут выполняться машиной Голдберга  
 
# Определить последовательность действий, которые будут выполняться машиной Голдберга  
Line 36: Line 37:
 
===Действия, выполняемые машиной Голдберга===  
 
===Действия, выполняемые машиной Голдберга===  
 
[[File:Teormekh_mashina_goldberga.png|700px|]]  
 
[[File:Teormekh_mashina_goldberga.png|700px|]]  
# Запуск маятника Ньютона приводит в действие домино, вызывая цепную реакцию
+
# Отведенный в сторону деревянный шарик сталкивается с домино
# Последняя доминошка сталкивает 1й шарик, который в последствии падает на рычаг, опуская конец, на который он приземлился
+
# Процесс падения домино по цепочке
# Другой конец рычага, поднявшись, приводит в движение следующий рычаг, что приводит следующий шарик в движение
+
# Последнее домино в цепи падает на стальной шарик 1
# Шарик катится по желобам и, скатываясь, делает мертвую петлю, по выходу из которой, приводит в движение деревянный конус
+
# С помощью рычага шарик 1 приводит в движение шарик 2
# Конус 1 прокатываясь по своей поверхности соударяется с конусом 2
+
# Процесс движения шарика 2
# Конус 2 получив импульс от конуса 1 перекатывается и ударяется о крепление резинки, которая является частью пневматической пушки.
+
# Падение шарика 2
# 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
+
# Шарик 2 выбивает стержень, который удерживает груз с помощью нити, перекинутой через неподвижный блок
# Положение листа изменяется, приводя в движение шарик 3
+
# Груз падает и выбивает шарик 3
# Шарик 3 катится по листу и падает в емкость, закрепленную на уравновешенных весах
+
# Процесс движения шарика 3
# 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
+
# С помощью рычага шарик 3 приводит в движение шарик 4
# Реагент высыпается, начиная химическую реакцию.
+
# Шарик 4 сталкивает в ёмкость банку соды
 +
# Шарик 3 скатывается, и с помощью рычажных весов в ёмкость выливается уксус
 +
# Химическая реакция: гашение соды уксусом.
  
 
===Материалы и предметы для создания проекта===  
 
===Материалы и предметы для создания проекта===  
* Шарики разных масс
+
* Фанера
* Тележка
+
* Брус из дерева
* Машинка
+
* Бечёвка
* Рычаги
+
* Пластиковые бутылки
* Маятник Ньютона
+
* Саморезы
* Фанера  
+
* Гвозди
* Доски
+
 
* Сухой спирт/горелка
 
* Клей
 
* Нить / Веревка
 
* Воздушный шарик
 
* Коробка
 
* Ткань
 
* Домино
 
* Скотч
 
* Стаканчики
 
* Реагенты
 
* Листы
 
 
===Инструменты для создания проекта===  
 
===Инструменты для создания проекта===  
* 3D принтер
+
* Электролобзик
* ЧПУ лазерный станок
+
* Шуруповерт
 +
* Сверлильный станок
 +
* Шлифовальный станок
 +
* Плоскогубцы
 +
* Молоток
 +
* Отвёртка
 +
* Пила
 +
* Ножовка
 +
* Ножницы
 +
* Рулетка
  
 
===Этапы создания проекта===  
 
===Этапы создания проекта===  
Line 91: Line 92:
 
| 12.03.19  
 
| 12.03.19  
 
| Найти материалы для проекта  
 
| Найти материалы для проекта  
| Материалы было решено искать среди остатков от производства. Взяли все, что не жалко.  
+
| Приобрести необходимые материалы.  
 
| Необходимые материалы были найдены.  
 
| Необходимые материалы были найдены.  
 
|-  
 
|-  
 
| 19.03.19
 
| 19.03.19
 
| Найти предметы и инструменты для проекта  
 
| Найти предметы и инструменты для проекта  
| С этим проблем не возникло. В ФабЛабе есть все необходимые инструменты: ЧПУ
+
| С этим проблем не возникло. В ФабЛабе есть все необходимые инструменты.
лазерный станок DFKit, 3D принтер DFKit и т.д.  
 
 
| Было найдено все необходимое.  
 
| Было найдено все необходимое.  
 
|-  
 
|-  
Line 117: Line 117:
 
| 16.04.19  
 
| 16.04.19  
 
| Анализ этапов  
 
| Анализ этапов  
| Пружинящая
+
| Мёртвая петля оказалась сложна в расчетах и реализации.  
 
+
| Решили убрать мёртвую петлю из проекта.  
поверхность оказалась сложна в расчетах и реализации.  
 
| Решили убрать пружинящую поверхность из проекта.  
 
 
|-  
 
|-  
 
| 23.04.19
 
| 23.04.19
Line 132: Line 130:
 
| Распределили этапы по группам. Каждая группа сделала чертеж своего этапа. Объединили все части в единое целое.  
 
| Распределили этапы по группам. Каждая группа сделала чертеж своего этапа. Объединили все части в единое целое.  
 
|-  
 
|-  
| 07.04.19  
+
| 07.05.19  
| Сделать рычаги, лестницы, домино, качающийся маятник  
+
| Сделать рычаги, 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. Было сделано всё, что планировалось.  
 
|-  
 
|-  
| 14.04.19
+
| 14.05.19
 
| Покрасить домино. Собрать всё вместе. Сделать пробные запуски.  
 
| 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.  
+
| Возникли проблемы с нахождением гипоаллергенной краски. Поэтому решили не красить.
| 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.  
+
| Попытались несколько раз запустить машину. Устранили недочёты, выявленные на пробных запусках.
 
|-  
 
|-  
| 21.04.19  
+
| 21.05.19  
 
| Монтирование видео. Презентация машины Голдберга  
 
| 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.  
+
| Возникли проблемы с поиском монтажера видео, зато был хороший оператор. Решили не монтировать.
| 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.  
+
| В итоге удалось запустить нашу машину.  
 
|-  
 
|-  
| 28.04.19
+
| 28.05.19
 
| Создать вики-страницу проекта  
 
| Создать вики-страницу проекта  
 
| Отсутствие знаний о создании вики-страниц  
 
| Отсутствие знаний о создании вики-страниц  
Line 154: Line 152:
  
 
==Расчеты элементов проекта==  
 
==Расчеты элементов проекта==  
*Расчёт импульса, который деревянный шарик передаст при столкновении с домино, учитывая, что из-за трения часть энергии рассеится.
+
*Расчёт импульса, который деревянный шарик передаст при столкновении с домино, учитывая, что из-за трения часть энергии рассеится.(Уэрта Рауль)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible-content">
 
<div class="mw-collapsible-content">
Line 163: Line 161:
 
</div>
 
</div>
  
*Вычисление импульса, который получит последнее домино.
+
*Вычисление импульса, который получит последнее домино. (Кулигин Дмитрий)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible-content">
 
<div class="mw-collapsible-content">
Line 173: Line 171:
 
<br clear=all>
 
<br clear=all>
  
*Расчёт импульса, который передаст последнее домино стальному шарику 1.
+
*Расчёт импульса, который передаст последнее домино стальному шарику 1.(Новичков Сергей)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible-content">
 
<div class="mw-collapsible-content">
Line 183: Line 181:
 
<br clear=all>
 
<br clear=all>
  
*Нахождение скорости, с которой вылетит стальной шарик 2.
+
*Нахождение скорости, с которой вылетит стальной шарик 2. (Бармута Василий)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible-content">
 
<div class="mw-collapsible-content">
Line 193: Line 191:
 
<br clear=all>
 
<br clear=all>
  
*Вычисление энергии, с которой шарик 2 окажется в конце пути, учитывая, что часть энергии рассеется при столкновении.
+
*Вычисление энергии, с которой шарик 2 окажется в конце пути, учитывая, что часть энергии рассеется при столкновении. (Евлахова Мария)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible-content">
 
<div class="mw-collapsible-content">
Line 203: Line 201:
 
<br clear=all>
 
<br clear=all>
  
*Вычисление энергии, с которой шарик 2 столкнется с вращающимся стержнем.
+
*Вычисление энергии, с которой шарик 2 столкнется с вращающимся стержнем.(Морозов Юрий)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible-content">
 
<div class="mw-collapsible-content">
Line 214: Line 212:
 
<br clear=all>
 
<br clear=all>
  
*Проверка условия: выбьет ли шарик 2 упирающийся стержень.
+
*Проверка условия: выбьет ли шарик 2 упирающийся стержень. (Каллимулин Роман)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible-content">
 
<div class="mw-collapsible-content">
Line 224: Line 222:
 
<br clear=all>
 
<br clear=all>
  
*Нахождение энергии, с которой вылетит стальной шарик 3 после удара груза.
+
*Нахождение энергии, с которой вылетит стальной шарик 3 после удара груза. (Лашукова Анна)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible-content">
 
<div class="mw-collapsible-content">
Line 234: Line 232:
 
<br clear=all>
 
<br clear=all>
  
*Вычисление энергии шарика 3 в конце пройденного пути.
+
*Вычисление энергии шарика 3 в конце пройденного пути. (Иванов Евгений)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible-content">
 
<div class="mw-collapsible-content">
Line 244: Line 242:
 
<br clear=all>
 
<br clear=all>
  
*Нахождение энергии, которую передаст стальной шарик 4 ёмкости с содой.
+
*Нахождение энергии, которую передаст стальной шарик 4 ёмкости с содой. (Баловнева Вероника)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible-content">
 
<div class="mw-collapsible-content">
Line 254: Line 252:
 
<br clear=all>
 
<br clear=all>
  
*Нахождение максимально возможной массы соды.
+
*Нахождение максимально возможной массы соды. (Николаенко Алина)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible-content">
 
<div class="mw-collapsible-content">
Line 264: Line 262:
 
<br clear=all>
 
<br clear=all>
  
*Нахождение максимально возможной массы уксуса.
+
*Нахождение максимально возможной массы уксуса. (Петров Тимофей)
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">  
 
<div class="mw-collapsible-content">
 
<div class="mw-collapsible-content">

Latest revision as of 11:52, 10 June 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[edit]

Актуальность[edit]

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 использование лазерного станка.

Цель проекта[edit]

Создать машину Голдберга, которая будет выполнять цепочку взаимодействий, приводящих к запуску химической реакции.

Задачи проекта[edit]

  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[edit]

Группа 13131/12

  • 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[edit]

Действия, выполняемые машиной Голдберга[edit]

Teormekh mashina goldberga.png

  1. Отведенный в сторону деревянный шарик сталкивается с домино
  2. Процесс падения домино по цепочке
  3. Последнее домино в цепи падает на стальной шарик 1
  4. С помощью рычага шарик 1 приводит в движение шарик 2
  5. Процесс движения шарика 2
  6. Падение шарика 2
  7. Шарик 2 выбивает стержень, который удерживает груз с помощью нити, перекинутой через неподвижный блок
  8. Груз падает и выбивает шарик 3
  9. Процесс движения шарика 3
  10. С помощью рычага шарик 3 приводит в движение шарик 4
  11. Шарик 4 сталкивает в ёмкость банку соды
  12. Шарик 3 скатывается, и с помощью рычажных весов в ёмкость выливается уксус
  13. Химическая реакция: гашение соды уксусом.

Материалы и предметы для создания проекта[edit]

  • Фанера
  • Брус из дерева
  • Бечёвка
  • Пластиковые бутылки
  • Саморезы
  • Гвозди

Инструменты для создания проекта[edit]

  • Электролобзик
  • Шуруповерт
  • Сверлильный станок
  • Шлифовальный станок
  • Плоскогубцы
  • Молоток
  • Отвёртка
  • Пила
  • Ножовка
  • Ножницы
  • Рулетка

Этапы создания проекта[edit]

Срок Задача Возникающие проблемы Что сделано к сроку
26.02.19 Определить последовательность действий машины Голдберга Каждый предлагает свои идеи. Возникли разногласия по некоторым пунктам. Определена основная последовательность.
05.03.19 Окончательно определить последовательность действий машины Голдберга С трудом пришли к консенсусу. Определена последовательность, сделан набросок действий.
12.03.19 Найти материалы для проекта Приобрести необходимые материалы. Необходимые материалы были найдены.
19.03.19 Найти предметы и инструменты для проекта С этим проблем не возникло. В ФабЛабе есть все необходимые инструменты. Было найдено все необходимое.
26.03.19 Разбор этапов для расчетов Сложности в определении задачи в целом Начали решать проблему с расчетами.
02.04.19 Начало расчетов Возникли проблемы с решением задач. Определились до конца с расчетами. Разделили задания по группам.
09.04.19 Продолжение расчетов Трудности с определением, какие законы необходимо применять Выполнили часть расчетов.
16.04.19 Анализ этапов Мёртвая петля оказалась сложна в расчетах и реализации. Решили убрать мёртвую петлю из проекта.
23.04.19 Закончить расчеты Сложности в подведении итогов расчетов Решили все задачи, выполнили все расчеты.
30.04.19 Создать схему Понять, как лучше распределить этапы Распределили этапы по группам. Каждая группа сделала чертеж своего этапа. Объединили все части в единое целое.
07.05.19 Сделать рычаги, домино, качающийся маятник Отсутствие навыков работы с инструментами. Разделили работу по группам. Было сделано всё, что планировалось.
14.05.19 Покрасить домино. Собрать всё вместе. Сделать пробные запуски. Возникли проблемы с нахождением гипоаллергенной краски. Поэтому решили не красить. Попытались несколько раз запустить машину. Устранили недочёты, выявленные на пробных запусках.
21.05.19 Монтирование видео. Презентация машины Голдберга Возникли проблемы с поиском монтажера видео, зато был хороший оператор. Решили не монтировать. В итоге удалось запустить нашу машину.
28.05.19 Создать вики-страницу проекта Отсутствие знаний о создании вики-страниц Результатом является данная страница

Расчеты элементов проекта[edit]

  • Расчёт импульса, который деревянный шарик передаст при столкновении с домино, учитывая, что из-за трения часть энергии рассеится.(Уэрта Рауль)
Расчёт импульса, который деревянный шарик передаст при столкновении с домино, учитывая, что из-за трения часть энергии рассеится.


  • Вычисление импульса, который получит последнее домино. (Кулигин Дмитрий)
Вычисление импульса, который получит последнее домино.



  • Расчёт импульса, который передаст последнее домино стальному шарику 1.(Новичков Сергей)
Расчёт импульса, который передаст последнее домино стальному шарику 1.



  • Нахождение скорости, с которой вылетит стальной шарик 2. (Бармута Василий)
Нахождение скорости, с которой вылетит стальной шарик 2.



  • Вычисление энергии, с которой шарик 2 окажется в конце пути, учитывая, что часть энергии рассеется при столкновении. (Евлахова Мария)
Вычисление энергии, с которой шарик 2 окажется в конце пути, учитывая, что часть энергии рассеется при столкновении.



  • Вычисление энергии, с которой шарик 2 столкнется с вращающимся стержнем.(Морозов Юрий)
Вычисление энергии, с которой шарик 2 столкнется с вращающимся стержнем.



  • Проверка условия: выбьет ли шарик 2 упирающийся стержень. (Каллимулин Роман)
Проверка условия: выбьет ли шарик 2 упирающийся стержень.



  • Нахождение энергии, с которой вылетит стальной шарик 3 после удара груза. (Лашукова Анна)
Нахождение энергии, с которой вылетит стальной шарик 3 после удара груза.



  • Вычисление энергии шарика 3 в конце пройденного пути. (Иванов Евгений)
Вычисление энергии шарика 3 в конце пройденного пути.



  • Нахождение энергии, которую передаст стальной шарик 4 ёмкости с содой. (Баловнева Вероника)
Нахождение энергии, которую передаст стальной шарик 4 ёмкости с содой.



  • Нахождение максимально возможной массы соды. (Николаенко Алина)
Нахождение максимально возможной массы соды.



  • Нахождение максимально возможной массы уксуса. (Петров Тимофей)
Нахождение максимально возможной массы уксуса.



Результаты по проекту[edit]

https://www.youtube.com/watch?v=hviNgXpnGBM&featu..

Литература и ссылки[edit]

  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 YouTube0:10 Карта сайта dzhmao.ru Карта сайта ohranatruda.ru