Gara me top
Këtë herë ju sugjeroj të bëni një pajisje të thjeshtë por efektive për klasën e fizikës. Do të jetë një garë me top. Një avantazh tjetër i dizajnit të pistës është se ajo varet në mur pa zënë shumë hapësirë dhe është gjithmonë gati për të treguar përvojën e garës. Tre topa fillojnë njëkohësisht nga pikat e vendosura në të njëjtën lartësi. Një mjet lëshimi i projektuar posaçërisht do të na ndihmojë me këtë. Topat do të vrapojnë përgjatë tre shtigjeve të ndryshme.
Pajisja duket si një tabelë e varur në mur. Tre tuba transparentë janë ngjitur në tabelë, shtigjet përgjatë të cilave do të lëvizin topat. Rripi i parë është më i shkurtër dhe ka formën e një aeroplani të pjerrët konvencional. E dyta është segmenti i rrethit. Brezi i tretë është në formën e një fragmenti të një cikloidi. Të gjithë e dinë se çfarë është një rreth, por ata nuk e dinë se si duket dhe nga vjen cikloidi. Më lejoni t'ju kujtoj se një cikloide është një kurbë e tërhequr nga një pikë fikse përgjatë një rrethi, që rrotullohet përgjatë një vije të drejtë pa rrëshqitje.
Le të imagjinojmë që të vendosim një pikë të bardhë në gomën e një biçiklete dhe t'i kërkojmë dikujt ta shtyjë biçikletën ose ta ngasë shumë ngadalë në vijë të drejtë, por tani për tani do të vëzhgojmë lëvizjen e pikës. Rruga e pikës së lidhur me autobusin do të rrethojë cikloidin. Ju nuk keni nevojë ta bëni këtë eksperiment, sepse në figurë tashmë mund të shohim cikloidin e paraqitur në hartë dhe të gjitha korsitë e destinuara për lëvizjen e topave. Për të qenë të drejtë në pikën e fillimit, ne do të ndërtojmë një startues të thjeshtë me levë që do të nisë të tre topat në mënyrë të barabartë. Duke tërhequr levën, topat bien në rrugë në të njëjtën kohë.
Zakonisht intuita jonë na thotë se topi që ndjek rrugën më të drejtpërdrejtë, pra rrafshin e pjerrët, do të jetë më i shpejti dhe do të fitojë. Por as fizika dhe as jeta nuk janë kaq të thjeshta. Shihni vetë duke montuar këtë pajisje eksperimentale. Kush të punojë. Materiale. Një copë kompensatë drejtkëndëshe me përmasa 600 me 400 milimetra ose dërrasë tape me të njëjtën madhësi ose më pak se dy metra tub plastik transparent me diametër 10 milimetra, fletë alumini me trashësi 1 milimetra, tel me diametër 2 milimetra. , tre topa identikë që duhet të lëvizin lirshëm brenda tubave. Ju mund të përdorni topa çeliku me mbajtës të thyer, topa plumbi ose pushkë gjahu, në varësi të diametrit të brendshëm të tubit tuaj. Ne do ta varim pajisjen tonë në mur dhe për këtë na duhen dy mbajtëse në të cilat do të varni fotot. Ju mund të blini ose bëni doreza teli me duart tuaja nga ne.
instrumente. Sharrë, thikë e mprehtë, pistoletë ngjitëse e nxehtë, trap, prerëse llamarine, pincë, laps, shpuese, trap, skedar druri dhe dremel që e bën shumë të lehtë punën. Baza. Në letër, ne do të vizatojmë tre rrugët e parashikuara të udhëtimit në një shkallë 1: 1 sipas vizatimit në letrën tonë. E para është e drejtë. Segmenti i rrethit të dytë. Rruga e tretë është cikloide. Mund ta shohim në foto. Vizatimi i saktë i gjurmëve duhet të rivizatohet në tabelën bazë, në mënyrë që më vonë të dimë se ku t'i ngjitim tubat që do të bëhen gjurmët e topave.
Rrugët e topit. Tubat e plastikës duhet të jenë transparentë, ju mund të shihni se si lëvizin topat tanë në to. Tubat e plastikës janë të lirë dhe të lehtë për t'u gjetur në dyqan. Ne do të presim gjatësinë e kërkuar të tubave, afërsisht 600 milimetra, dhe më pas do t'i shkurtojmë ato pak, duke i përshtatur dhe duke provuar projektin tuaj.
Gjurmoni mbështetjen e fillimit. Në një bllok druri me përmasa 80x140x15 milimetra, shponi tre vrima me një diametër tubash. Vrima në të cilën ngjisim gjurmën e parë, d.m.th. që përshkruan njëtrajtshmëri, duhet të sharrohet dhe të formësohet siç tregohet në foto. Fakti është se tubi nuk përkulet në një kënd të drejtë dhe prek formën e aeroplanit sa më shumë që të jetë e mundur. Vetë tubi pritet gjithashtu në këndin që formon. Ngjitni tubat e duhur në të gjitha këto vrima në bllok.
makinë ngarkuese. Nga një fletë alumini 1 mm e trashë, ne presim dy drejtkëndësha me dimensione, siç tregohet në vizatim. Në të parën dhe të dytën hapim tre vrima me diametër 7 milimetra në mënyrë koaksiale me të njëjtin rregullim si vrimat në shufrën e drurit që përbën fillimin e binarëve. Këto vrima do të jenë foletë fillestare për topat. Shponi vrima në pllakën e dytë me diametër 12 milimetra. Ngjitni copa të vogla drejtkëndëshe të llamarinës në skajet ekstreme të pllakës së poshtme dhe në to të pllakës së sipërme me vrima më të vogla. Le të kujdesemi për shtrirjen e këtyre elementeve. Pllaka qendrore 45 x 60 mm duhet të vendoset midis pllakave të sipërme dhe të poshtme dhe të jetë në gjendje të rrëshqasë për të mbuluar dhe hapur vrimat. Pllakat e vogla të ngjitura në pllakat e poshtme dhe të sipërme do të kufizojnë lëvizjen anësore të pllakës qendrore në mënyrë që ajo të mund të lëviz majtas dhe djathtas me lëvizjen e levës. Ne shpojmë një vrimë në këtë pjatë, të dukshme në vizatim, në të cilën do të vendoset leva.
levë. Do ta përkulim nga një tel me diametër 2 milimetra. Teli mund të merret lehtësisht duke prerë një gjatësi prej 150 mm nga varëse teli. Zakonisht ne marrim një varëse të tillë së bashku me rroba të pastra nga larja, dhe ajo bëhet një burim i shkëlqyer teli të drejtë dhe të trashë për qëllimet tona. Përkulni njërën skaj të telit në një kënd të drejtë në një distancë prej 15 milimetrash. Fundi tjetër mund të sigurohet duke vendosur një dorezë druri mbi të.
Mbështetja e levave. Është bërë nga një bllok me përmasa 30x30x35 milimetra të lartë. Në qendër të bllokut, ne shpojmë një vrimë të verbër me një diametër prej 2 milimetrash, në të cilën do të funksionojë maja e levës. fund. Më në fund, ne duhet t'i kapim disi topat. Çdo vemje përfundon me një rrokje. Ato nevojiten në mënyrë që të mos kërkojmë topa në të gjithë dhomën pas çdo faze të lojës. Ne do të bëjmë kapjen nga një copë tubi 50 mm. Nga njëra anë, prisni tubin në një kënd për të krijuar një mur më të gjatë që topi do të godasë për të përfunduar rrugën. Në skajin tjetër të tubit, prisni një çarë në të cilën do të vendosim pllakën e valvulës. Pllaka nuk do të lejojë që topi të bjerë jashtë kontrollit diku. Nga ana tjetër, sapo të nxjerrim pjatën, vetë topi do të bjerë në duart tona.
Instalimi i pajisjes. Në këndin e sipërm të djathtë të tabelës, në fillimin e shënuar të të gjitha gjurmëve, ngjitni bllokun tonë prej druri në të cilin ngjitëm tubat në bazë. Ngjitni tubat me ngjitës të nxehtë në tabelë sipas vijave të vizatuara. Rruga cikloide më e largët nga sipërfaqja e pllakës mbështetet përgjatë gjatësisë mesatare të saj nga një shufër druri 35 mm e lartë.
Ngjitni pllakat e vrimave në bllokun e sipërm mbështetës të gjurmës në mënyrë që ato të futen pa gabime në vrimat e bllokut të drurit. Fusim levën në vrimën e pllakës qendrore dhe një në kutinë e makinës fillestare. Fusim fundin e levës në karrocë dhe tani mund të shënojmë vendin ku karroca duhet të ngjitet në tabelë. Mekanizmi duhet të funksionojë në atë mënyrë që kur leva të kthehet në të majtë, të gjitha vrimat të hapen. Shënoni me laps vendin e gjetur dhe në fund ngjisni suportin me ngjitës të nxehtë.
Argëtim. Varemi në mur pistën e garës dhe në të njëjtën kohë një pajisje shkencore. Topa me të njëjtën peshë dhe diametër vendosen në vendet e tyre fillestare. Kthejeni këmbëzën në të majtë dhe topat do të fillojnë të lëvizin në të njëjtën kohë. A mendonim se topi më i shpejtë në vijën e finishit do të ishte ai në pistën më të shkurtër 500 mm? Intuita jonë na dështoi. Këtu nuk është kështu. Ajo është e treta në vijën e finishit. Çuditërisht, është e vërtetë.
Topi më i shpejtë është ai që lëviz përgjatë një shtegu cikloide, megjithëse rruga e tij është 550 milimetra, dhe tjetri është ai që lëviz përgjatë një segmenti të një rrethi. Si ndodhi që në pikën e nisjes të gjithë topat kishin të njëjtën shpejtësi? Për të gjithë topat, i njëjti ndryshim i energjisë potenciale u shndërrua në energji kinetike. Shkenca do të na tregojë se nga vjen ndryshimi në kohën e përfundimit.
Ai e shpjegon këtë sjellje të topave me arsye dinamike. Topat i nënshtrohen forcave të caktuara, të quajtura forca reagimi, që veprojnë mbi topat nga ana e shinave. Përbërësi horizontal i forcës së reagimit është mesatarisht më i madhi për një cikloide. Ai gjithashtu shkakton nxitimin mesatar horizontal më të madh të atij topi. Është një fakt shkencor se nga të gjitha kthesat që lidhin çdo dy pika të djersës gravitacionale, koha e rënies së cikloidit është më e shkurtra. Ju mund ta diskutoni këtë pyetje interesante në një nga mësimet e fizikës. Ndoshta kjo do të lërë mënjanë një nga faqet e tmerrshme.
