top yarışı
Bu sefer fizik dersi için basit ama etkili bir cihaz yapmanızı öneriyorum. Top yarışı olacak. Pist tasarımının bir diğer avantajı da fazla yer kaplamadan duvara asılması ve her zaman yarış deneyimini sergilemeye hazır olmasıdır. Aynı yükseklikte bulunan noktalardan aynı anda üç top başlar. Özel olarak tasarlanmış bir fırlatma aracı bu konuda bize yardımcı olacaktır. Toplar üç farklı yol boyunca koşacaktır.
Cihaz duvarda asılı bir tahtaya benziyor. Tahtaya, topların hareket edeceği yollar olan üç şeffaf tüp yapıştırılmıştır. İlk şerit en kısa olanıdır ve geleneksel bir eğimli düzlemin şekline sahiptir. İkincisi daire segmentidir. Üçüncü bant, bir sikloid parçası şeklindedir. Herkes çemberin ne olduğunu bilir ama neye benzediğini ve sikloidin nereden geldiğini bilmez. Size bir sikloidin, bir daire boyunca sabit bir nokta tarafından çizilen, düz bir çizgi boyunca kaymadan yuvarlanan bir eğri olduğunu hatırlatmama izin verin.
Bir bisikletin lastiğine beyaz bir nokta koyduğumuzu ve birinden bisikleti itmesini veya düz bir çizgide çok yavaş sürmesini istediğimizi düşünelim ama şimdilik noktanın hareketini gözlemleyeceğiz. Otobüse bağlı olan noktanın yolu sikloidi çevreleyecektir. Bu deneyi yapmanıza gerek yok, çünkü şekilde haritada çizilen sikloid'i ve topların koşması için tasarlanan tüm şeritleri zaten görebiliyoruz. Başlangıç noktasında adil olmak gerekirse, üç topu da eşit şekilde başlatacak basit bir kol marş motoru yapacağız. Kolu çekerek toplar aynı anda yola çarptı.
Genellikle sezgimiz bize en doğrudan yolu, yani eğik düzlemi izleyen topun en hızlı olacağını ve kazanacağını söyler. Ama ne fizik ne de hayat bu kadar basit değil. Bu deneysel cihazı monte ederek kendiniz görün. Kim çalışacak. Malzemeler. 600 x 400 milimetre boyutlarında dikdörtgen bir kontrplak parçası veya aynı boyutta veya iki metreden daha küçük mantar pano, çapı 10 milimetre, alüminyum levha 1 milimetre kalınlığında, tel 2 milimetre çapında şeffaf plastik boru. , tüplerin içinde serbestçe hareket etmesi gereken üç özdeş top. Borunuzun iç çapına göre kırık bilyeler, kurşun bilyeler veya av tüfeği bilyeleri kullanabilirsiniz. Cihazımızı duvara asacağız ve bunun için resim asmak için iki tutucuya ihtiyacımız var. Bizden kendi ellerinizle tel kulp satın alabilir veya yapabilirsiniz.
Araçlar. Testere, keskin bıçak, sıcak tutkal tabancası, matkap, sac kesici, kerpeten, kurşun kalem, zımba, matkap, ağaç törpüsü ve dremel işi çok kolaylaştırır. Temel. Kağıt üzerinde, mektubumuzdaki çizime göre, öngörülen üç seyahat rotasını 1: 1 ölçeğinde çizeceğiz. İlki düz. İkinci dairenin parçası. Üçüncü yol sikloidlerdir. Resimde görebiliriz. Rayların doğru çiziminin taban tahtasında yeniden çizilmesi gerekiyor, böylece daha sonra topların izleri haline gelecek olan boruları nereye yapıştıracağımızı bileceğiz.
Top şeritleri. Plastik tüpler şeffaf olmalı, toplarımızın içinde nasıl hareket ettiğini görebilirsiniz. Plastik tüpler ucuzdur ve mağazada bulunması kolaydır. Gerekli uzunluklarda yaklaşık 600 milimetre olan boruları keseceğiz ve ardından projenize uygun ve deneyerek biraz kısaltacağız.
Başlangıç desteğini izle. 80x140x15 milimetre boyutlarında bir tahta blokta, tüp çapında üç delik açın. İlk parçayı yapıştırdığımız delik, yani. düzgünlüğü gösteren, fotoğrafta gösterildiği gibi kesilmeli ve şekillendirilmelidir. Gerçek şu ki, tüp dik açıyla bükülmez ve düzlemin şekline mümkün olduğunca dokunur. Tüpün kendisi de oluşturduğu açıda kesilir. Bloktaki tüm bu deliklere uygun tüpleri yapıştırın.
yükleme makinesi. 1 mm kalınlığındaki bir alüminyum levhadan, çizimde gösterildiği gibi boyutları olan iki dikdörtgen kesiyoruz. Birinci ve ikincide, rayların başlangıcını oluşturan ahşap çubukta açılan deliklerle aynı düzende eş eksenli olarak 7 milimetre çapında üç delik açıyoruz. Bu delikler topların başlangıç yuvaları olacaktır. İkinci plakada 12 milimetre çapında delikler açın. Küçük dikdörtgen sac parçalarını alt plakanın uç kenarlarına ve üst plakanın kenarlarına daha küçük deliklerle yapıştırın. Bu elemanların hizalanmasına dikkat edelim. 45 x 60 mm'lik orta plaka, üst ve alt plakalar arasına oturmalı ve delikleri kapatacak ve açabilecek şekilde kaydırabilmelidir. Alt ve üst plakalara yapıştırılan küçük plakalar, orta plakanın yanal hareketini, kolun hareketi ile sola ve sağa hareket edebilecek şekilde kısıtlayacaktır. Bu plakaya, çizimde görülebilen, kolun yerleştirileceği bir delik açıyoruz.
manivela. 2 milimetre çapında bir telden bükeceğiz. Tel askıdan 150 mm uzunluk kesilerek kolayca tel elde edilebilir. Genellikle yıkamadan temiz giysilerle birlikte böyle bir askı alırız ve amaçlarımız için mükemmel bir düz ve kalın tel kaynağı haline gelir. Telin bir ucunu 15 milimetre mesafede dik açıyla bükün. Diğer ucu üzerine tahta bir tutamak konularak sabitlenebilir.
kol desteği. 30x30x35 milimetre yüksekliğinde bir bloktan yapılmıştır. Bloğun ortasında, kolun ucunun çalışacağı 2 milimetre çapında bir kör delik açıyoruz. Son. Son olarak, bir şekilde topları yakalamalıyız. Her tırtıl bir kavrama ile biter. Oyunun her aşamasından sonra odanın her tarafında top aramamamız için onlara ihtiyaç var. Yakalamayı 50 mm'lik bir boru parçasından yapacağız. Bir tarafta, rotayı tamamlamak için topun çarpacağı daha uzun bir duvar oluşturmak için boruyu bir açıyla kesin. Tüpün diğer ucunda valf plakasını yerleştireceğimiz bir yuva açın. Plaka, topun herhangi bir yerde kontrolden çıkmasına izin vermeyecektir. Öte yandan, plakayı çeker çekmez topun kendisi elimize düşecektir.
Cihazın montajı. Tahtanın sağ üst köşesinde, tüm izlerin işaretli başlangıcında, tüpleri tabana yapıştırdığımız ahşap bloğumuzu yapıştırın. Çizilen çizgilere göre boruları tahtaya sıcak tutkalla yapıştırın. Levha yüzeyinden en uzaktaki sikloid yol, ortalama uzunluğu boyunca 35 mm yüksekliğinde bir ahşap çubukla desteklenir.
Delik plakalarını, ahşap bloktaki deliklere hatasız bir şekilde oturacak şekilde üst ray destek bloğuna yapıştırın. Kolu orta plakanın deliğine ve bir tane de çalıştırma makinesinin kasasına yerleştiriyoruz. Kolun ucunu arabaya yerleştiriyoruz ve artık arabanın tahtaya yapıştırılması gereken yeri işaretleyebiliriz. Mekanizma, kol sola çevrildiğinde tüm delikler açılacak şekilde çalışmalıdır. Bulunan yeri bir kurşun kalemle işaretleyin ve son olarak desteği sıcak tutkalla yapıştırın.
Eğlence. Yarış pistini ve aynı zamanda bilimsel bir cihazı duvara asıyoruz. Aynı ağırlık ve çaptaki toplar başlangıç yerlerine yerleştirilir. Tetiği sola çevirin, toplar aynı anda hareket etmeye başlayacak. Bitiş çizgisindeki en hızlı topun en kısa 500 mm'lik pistteki top olacağını mı düşündük? Sezgilerimiz bizi başarısızlığa uğrattı. Burada öyle değil. Bitiş çizgisinde üçüncü. Şaşırtıcı bir şekilde, bu doğru.
En hızlı top, yolu 550 milimetre olmasına rağmen sikloidal bir yol boyunca hareket eden ve diğeri ise bir dairenin bir parçası boyunca hareket eden toptur. Başlangıç noktasında tüm topların aynı hıza sahip olması nasıl oldu? Tüm toplar için aynı potansiyel enerji farkı kinetik enerjiye dönüştürülmüştür. Bilim bize bitiş zamanlarındaki farkın nereden geldiğini söyleyecek.
Topların bu davranışını dinamik nedenlerle açıklar. Toplar, rayların yan tarafından toplara etki eden tepki kuvvetleri adı verilen belirli kuvvetlere tabidir. Reaksiyon kuvvetinin yatay bileşeni, ortalama olarak, bir sikloid için en büyüğüdür. Aynı zamanda o topun en büyük ortalama yatay ivmesine neden olur. Yerçekimi terinin herhangi iki noktasını birbirine bağlayan tüm eğrilerin, sikloidin düşme süresinin en kısa olduğu bilimsel bir gerçektir. Bu ilginç soruyu fizik derslerinden birinde tartışabilirsiniz. Belki de bu korkunç sayfalardan birini bir kenara bırakacaktır.
