ბურთის რბოლა
ამჯერად გირჩევთ გააკეთოთ მარტივი, მაგრამ ეფექტური მოწყობილობა ფიზიკის კლასისთვის. ეს იქნება ბურთის რბოლა. ტრასის დიზაინის კიდევ ერთი უპირატესობა ის არის, რომ ის კედელზე ეკიდება დიდი სივრცის დაკავების გარეშე და ყოველთვის მზადაა აჩვენოს რბოლის გამოცდილება. სამი ბურთი ერთდროულად იწყება იმავე სიმაღლეზე მდებარე წერტილებიდან. ამაში დაგვეხმარება სპეციალურად შექმნილი გამშვები მანქანა. ბურთები გაივლის სამ სხვადასხვა ბილიკზე.
მოწყობილობა კედელზე დაკიდებულ დაფას ჰგავს. დაფაზე დამაგრებულია სამი გამჭვირვალე მილი, ბილიკები, რომლებზეც ბურთები გადაადგილდებიან. პირველი ზოლი ყველაზე მოკლეა და აქვს ჩვეულებრივი დახრილი სიბრტყის ფორმა. მეორე არის წრის სეგმენტი. მესამე ზოლი არის ციკლოიდის ფრაგმენტის სახით. ყველამ იცის რა არის წრე, მაგრამ არ იციან როგორ გამოიყურება და საიდან მოდის ციკლოიდი. შეგახსენებთ, რომ ციკლოიდი არის მრუდი, რომელიც შედგენილია წრის გასწვრივ ფიქსირებული წერტილით, რომელიც მოძრაობს სწორი ხაზის გასწვრივ, სრიალის გარეშე.
წარმოვიდგინოთ, რომ ველოსიპედის საბურავს ვსვამთ თეთრ წერტილს და ვთხოვთ ვინმეს, ველოსიპედი აწიოს ან ძალიან ნელა იაროს სწორი ხაზით, მაგრამ ჯერ-ჯერობით დავაკვირდებით წერტილის მოძრაობას. ავტობუსზე მიმაგრებული წერტილის ბილიკი გარს შემოივლის ციკლოიდს. თქვენ არ გჭირდებათ ამ ექსპერიმენტის გაკეთება, რადგან ფიგურაში უკვე ვხედავთ რუკაზე გამოსახულ ციკლოიდს და ბურთების გასაშვებად გამიზნულ ყველა ზოლს. საწყის წერტილში სამართლიანი რომ ვიყოთ, ჩვენ ავაშენებთ მარტივ ბერკეტს, რომელიც უზრუნველყოფს სამივე ბურთის თანაბრად დაწყებას. ბერკეტის აწევით ბურთები გზას ერთდროულად ხვდება.
როგორც წესი, ჩვენი ინტუიცია გვეუბნება, რომ ბურთი, რომელიც მიჰყვება ყველაზე პირდაპირ გზას, ანუ დახრილ სიბრტყეს, იქნება ყველაზე სწრაფი და გაიმარჯვებს. მაგრამ არც ფიზიკა და არც ცხოვრება ასე მარტივია. თავად დარწმუნდებით ამ ექსპერიმენტული მოწყობილობის აწყობით. ვინ იმუშაოს. მასალები. პლაივუდის მართკუთხა ნაჭერი 600 400 მილიმეტრზე ან იმავე ზომის კორპის დაფა ან ორ მეტრზე ნაკლები გამჭვირვალე პლასტმასის მილი 10 მილიმეტრი დიამეტრით, ალუმინის ფურცელი 1 მილიმეტრი სისქით, მავთული 2 მილიმეტრი დიამეტრით. , სამი იდენტური ბურთი, რომელიც თავისუფლად უნდა მოძრაობდეს მილების შიგნით. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ გატეხილი ტარების ფოლადის ბურთები, ტყვიის გასროლა ან თოფის ბურთულები, თქვენი მილის შიდა დიამეტრიდან გამომდინარე. ჩვენს მოწყობილობას დავკიდებთ კედელზე და ამისთვის გვჭირდება ორი დამჭერი, რომელზედაც დავკიდოთ სურათები. ჩვენთან შეგიძლიათ შეიძინოთ ან გააკეთოთ მავთულის სახელურები საკუთარი ხელით.
ინსტრუმენტები. ხერხი, ბასრი დანა, ცხელი წებოს თოფი, საბურღი, ლითონის საჭრელი, ქლიბი, ფანქარი, ბურღული, ბურღი, ხის მასალი და დრემელი, რაც ძალიან აადვილებს სამუშაოს. ბაზა. ქაღალდზე, ჩვენ დავხატავთ პროგნოზირებულ სამ სამგზავრო მარშრუტს 1: 1 მასშტაბით, ჩვენი წერილის ნახაზის მიხედვით. პირველი არის სწორი. მეორე წრის სეგმენტი. მესამე გზა არის ციკლოიდები. ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ სურათზე. ტრასების სწორი ნახაზი ხელახლა უნდა იყოს დახატული საბაზისო დაფაზე, რათა მოგვიანებით ვიცოდეთ სად დავაწებოთ მილები, რომლებიც გახდება ბურთების ტრასები.
ბურთის ზოლები. პლასტმასის მილები უნდა იყოს გამჭვირვალე, თქვენ ხედავთ როგორ მოძრაობენ მათში ჩვენი ბურთები. პლასტმასის მილები იაფია და ადვილად იპოვით მაღაზიაში. ჩვენ დავჭრით მილების საჭირო სიგრძეს, დაახლოებით 600 მილიმეტრს, შემდეგ კი ცოტათი დავამოკლებთ, ვამაგრებთ და ვცდილობთ თქვენს პროექტს.
თვალის დაწყების მხარდაჭერა. ხის ბლოკში, რომლის ზომებია 80x140x15 მილიმეტრი, გაბურღეთ სამი ხვრელი მილების დიამეტრით. ხვრელი, რომელშიც ჩავყრით პირველ ტრასს, ე.ი. თანაბრად გამოსახული, უნდა იყოს დახრილი და ფორმა, როგორც ნაჩვენებია ფოტოზე. ფაქტია, რომ მილი სწორი კუთხით არ იხრება და მაქსიმალურად ეხება თვითმფრინავის ფორმას. თავად მილი ასევე იჭრება მის მიერ წარმოქმნილი კუთხით. წებოს შესაბამისი მილები ბლოკის ყველა ამ ხვრელში.
ჩატვირთვის მანქანა. 1 მმ სისქის ალუმინის ფურცლიდან, ჩვენ ამოვჭრით ორ ოთხკუთხედს ზომებით, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახატზე. პირველ და მეორეში კოაქსიალურად ვბურღავთ 7 მილიმეტრი დიამეტრის სამ ნახვრეტს, იგივე განლაგებით, როგორც ხვრელების გაბურღვა ხის ზოლში, რომელიც წარმოადგენს ლიანდაგის საწყისს. ეს ხვრელები იქნება საწყისი ბუდეები ბურთებისთვის. გაბურღეთ ხვრელები მეორე ფირფიტაზე 12 მილიმეტრის დიამეტრით. დააწებეთ ლითონის ფურცლის პატარა მართკუთხა ნაჭრები ქვედა ფირფიტის უკიდურეს კიდეებს და მათ ზედა ფირფიტაზე პატარა ხვრელების საშუალებით. ვიზრუნოთ ამ ელემენტების გასწორებაზე. 45 x 60 მმ ცენტრალური ფირფიტა უნდა მოთავსდეს ზედა და ქვედა ფირფიტებს შორის და შეეძლოს სრიალი გადახუროს და გახსნას ხვრელებს. ქვედა და ზედა ფირფიტებზე დამაგრებული პატარა დაფები შეზღუდავს ცენტრალური ფირფიტის გვერდით მოძრაობას ისე, რომ მას შეუძლია ბერკეტის მოძრაობით მოძრაობდეს მარცხნივ და მარჯვნივ. ამ ფირფიტაზე ვბურღავთ ნახაზზე ხილულ ნახვრეტს, რომელშიც მოთავსდება ბერკეტი.
ბერკეტი. მას 2 მილიმეტრის დიამეტრის მავთულიდან მოვახვევთ. მავთულის მიღება მარტივად შეიძლება მავთულის საკიდიდან 150 მმ სიგრძის მოჭრით. ჩვეულებრივ, ასეთ საკიდს რეცხვისგან სუფთა ტანსაცმელთან ერთად ვიღებთ და ის სწორი და სქელი მავთულის შესანიშნავი წყარო ხდება ჩვენი მიზნებისთვის. მავთულის ერთი ბოლო მოხარეთ მარჯვენა კუთხით 15 მილიმეტრის მანძილზე. მეორე ბოლო შეიძლება დამაგრდეს მასზე ხის სახელურის დაყენებით.
ბერკეტის მხარდაჭერა. იგი დამზადებულია ბლოკისგან, რომლის ზომებია 30x30x35 მილიმეტრი. ბლოკის ცენტრში ვბურღავთ ბრმა ხვრელს 2 მილიმეტრის დიამეტრით, რომელშიც იმუშავებს ბერკეტის წვერი. Დასასრული. საბოლოოდ, როგორმე უნდა დავიჭიროთ ბურთები. თითოეული მუხლუხო მთავრდება მჭიდით. ისინი საჭიროა იმისთვის, რომ თამაშის ყოველი ეტაპის შემდეგ ბურთები არ ვეძებოთ მთელ ოთახში. ჩვენ გავაკეთებთ დაჭერას 50 მმ-იანი მილისგან. ერთ მხარეს, გაჭერით მილი კუთხით, რათა შექმნათ გრძელი კედელი, რომელსაც ბურთი მოხვდება მარშრუტის დასასრულებლად. მილის მეორე ბოლოში დავჭრათ ჭრილი, რომელშიც მოვათავსებთ სარქვლის ფირფიტას. თეფში არ დაუშვებს ბურთის კონტროლიდან არსად ამოვარდნას. მეორეს მხრივ, როგორც კი თეფშს გამოვაძრობთ, თავად ბურთი ჩაგვეშვება ხელში.
მოწყობილობის დამონტაჟება. დაფის ზედა მარჯვენა კუთხეში, ყველა ბილიკის მონიშნულ დასაწყისში, წებოვანეთ ჩვენი ხის ბლოკი, რომელშიც მილები დავაწებეთ ძირზე. მილები ცხელი წებოთი დაფაზე დახაზული ხაზების მიხედვით დააწებეთ. ფილის ზედაპირიდან ყველაზე შორს ციკლოიდური ბილიკი მის საშუალო სიგრძეზე ეყრდნობა ხის ბლოკს 35 მმ სიმაღლით.
დააწებეთ ხვრელების ფირფიტები ზედა ლიანდაგის საყრდენ ბლოკზე ისე, რომ ისინი შეცდომით მოთავსდეს ხის ბლოკის ხვრელებს. ბერკეტს ჩავსვამთ ცენტრალური ფირფიტის ხვრელში და ერთს სასტარტო მანქანის გარსაცმში. ბერკეტის ბოლო ვაგონებში ჩავსვამთ და ახლა შეგვიძლია მოვნიშნოთ ის ადგილი, სადაც ვაგონი უნდა იყოს დამაგრებული დაფაზე. მექანიზმი ისე უნდა მუშაობდეს, რომ ბერკეტის მარცხნივ მობრუნებისას ყველა ხვრელი გაიხსნას. მონიშნეთ ნაპოვნი ადგილი ფანქრით და ბოლოს საყრდენი წებო ცხელი წებოთი.
გართობა. კედელზე ვკიდებთ სარბოლო ტრასას და ამავდროულად სამეცნიერო მოწყობილობას. იმავე წონისა და დიამეტრის ბურთები მოთავსებულია საწყის ადგილებზე. მოაბრუნეთ ჩახმახი მარცხნივ და ბურთები ერთდროულად დაიწყებენ მოძრაობას. გვეგონა, რომ ფინიშის ხაზში ყველაზე სწრაფი ბურთი იქნებოდა ყველაზე მოკლე 500 მმ ტრასაზე? ჩვენმა ინტუიციამ დაგვამარცხა. აქ ასე არ არის. ის ფინიშის ხაზში მესამეა. გასაკვირია, რომ მართალია.
ყველაზე სწრაფი ბურთი არის ის, რომელიც მოძრაობს ციკლოიდური ბილიკის გასწვრივ, თუმცა მისი ბილიკი 550 მილიმეტრია, ხოლო მეორე არის ის, რომელიც მოძრაობს წრის სეგმენტის გასწვრივ. როგორ მოხდა, რომ საწყის წერტილში ყველა ბურთს ერთნაირი სიჩქარე ჰქონდა? ყველა ბურთისთვის, ერთი და იგივე პოტენციური ენერგიის სხვაობა გადაკეთდა კინეტიკურ ენერგიად. მეცნიერება გვეტყვის, საიდან მოდის დასრულების დროში განსხვავება.
ის ბურთების ამ ქცევას დინამიური მიზეზებით ხსნის. ბურთები ექვემდებარება გარკვეულ ძალებს, რომელსაც ეწოდება რეაქციის ძალები, რომლებიც მოქმედებენ ბურთებზე ბილიკების მხრიდან. რეაქციის ძალის ჰორიზონტალური კომპონენტი, საშუალოდ, ყველაზე დიდია ციკლოიდისთვის. ის ასევე იწვევს ამ ბურთის უდიდეს საშუალო ჰორიზონტალურ აჩქარებას. მეცნიერული ფაქტია, რომ გრავიტაციული ოფლის ნებისმიერი ორი წერტილის დამაკავშირებელი ყველა მრუდისგან ციკლოიდის დაცემის დრო ყველაზე მოკლეა. ამ საინტერესო კითხვის განხილვა შეგიძლიათ ფიზიკის ერთ-ერთ გაკვეთილზე. შესაძლოა, ეს ერთ-ერთ საშინელ გვერდს გადაარჩენს.
