Balresies
Hierdie keer stel ek voor dat jy 'n eenvoudige maar effektiewe toestel vir die fisikaklaskamer maak. Dit sal 'n balwedloop wees. Nog ’n voordeel van die baanontwerp is dat dit aan die muur hang sonder om veel spasie op te neem en altyd gereed is om met die resieservaring te spog. Drie balle begin gelyktydig vanaf punte wat op dieselfde hoogte geleë is. ’n Spesiaal ontwerpte lanseervoertuig sal ons hiermee help. Die balle sal langs drie verskillende paaie loop.
Die toestel lyk soos 'n bord wat teen die muur hang. Drie deursigtige buise is aan die bord vasgeplak, die paadjies waarlangs die balle sal beweeg. Die eerste strook is die kortste en het die vorm van 'n konvensionele skuinsvlak. Die tweede is die sirkelsegment. Die derde band is in die vorm van 'n fragment van 'n cycloid. Almal weet wat 'n sirkel is, maar hulle weet nie hoe dit lyk en waar die sikloïed vandaan kom nie. Laat ek jou daaraan herinner dat 'n cycloid 'n kromme is wat deur 'n vaste punt langs 'n sirkel geteken word, wat langs 'n reguit lyn rol sonder om te gly.
Kom ons stel ons voor dat ons 'n wit kolletjie op die band van 'n fiets sit en iemand vra om die fiets te stoot of baie stadig in 'n reguit lyn te ry, maar vir eers sal ons die beweging van die kolletjie waarneem. Die pad van die punt wat aan die bus geheg is, sal die sikloid omring. Jy hoef nie hierdie eksperiment te doen nie, want in die figuur kan ons reeds die cycloid op die kaart sien en al die bane wat bedoel is vir die balle om te hardloop. Om regverdig te wees oor die beginpunt, sal ons 'n eenvoudige hefboomaansitter bou wat al drie balle eweredig sal begin. Deur die hefboom te trek, tref die balle terselfdertyd die pad.
Gewoonlik sê ons intuïsie vir ons dat die bal wat die mees direkte pad volg, dit wil sê die skuinsvlak, die vinnigste sal wees en wen. Maar nie fisika of lewe is so eenvoudig nie. Sien self deur hierdie eksperimentele toestel saam te stel. Wie om te werk. Materiaal. ’n Reghoekige stuk laaghout van 600 by 400 millimeter of kurkbord van dieselfde grootte of minder as twee meter deursigtige plastiekpyp met ’n deursnee van 10 millimeter, aluminiumplaat 1 millimeter dik, draad 2 millimeter in deursnee. , drie identiese balle wat vrylik binne die buise moet beweeg. Jy kan gebreekte draerstaalballetjies, loodhael of haelgeweerballetjies gebruik, afhangende van die binnedeursnee van jou pyp. Ons sal ons toestel aan die muur hang en hiervoor benodig ons twee houers om prente aan te hang. U kan draadhandvatsels met u eie hande by ons koop of maak.
die gereedskap. Saag, skerp mes, warm lympistool, boor, plaatmetaal snyer, tang, potlood, ponser, boor, houtvyl en dremel wat die werk baie maklik maak. Basis. Op papier sal ons die voorspelde drie reisroetes op 'n skaal van 1: 1 teken volgens die tekening in ons brief. Die eerste een is reguit. Segment van die tweede sirkel. Die derde roete is cycloids. Ons kan dit in die prentjie sien. Die korrekte tekening van die spore moet op die basisbord oorgeteken word, sodat ons later weet waar om die pype te plak wat die balle se spore sal word.
Balbane. Plastiekbuise moet deursigtig wees, jy kan sien hoe ons balle daarin beweeg. Plastiekbuise is goedkoop en maklik om in die winkel te vind. Ons sal die vereiste lengtes pype, ongeveer 600 millimeter, sny en dit dan 'n bietjie verkort, pas en probeer op jou projek.
Spoor begin ondersteuning. Boor drie gate met 'n deursnee van buise in 'n houtblok wat 80x140x15 millimeter meet. Die gat waarin ons die eerste spoor steek, m.a.w. gelykmatigheid uitbeeld, moet gesaag en gevorm word soos op die foto getoon. Die feit is dat die buis nie teen 'n regte hoek buig nie en soveel as moontlik aan die vorm van die vliegtuig raak. Die buis self word ook gesny teen die hoek wat dit vorm. Plak die toepaslike buise in al hierdie gate in die blok vas.
laaimasjien. Uit 'n aluminiumplaat van 1 mm dik sny ons twee reghoeke met afmetings uit, soos in die tekening getoon. In die eerste en tweede boor ons drie gate met 'n deursnee van 7 millimeter koaksiaal met dieselfde rangskikking as wat die gate in die houtstaaf geboor is wat die begin van die spore uitmaak. Hierdie gate sal die beginneste vir die balle wees. Boor gate in die tweede plaat met 'n deursnee van 12 millimeter. Plak klein reghoekige stukkies plaatmetaal aan die uiterste kante van die onderste plaat en aan hulle van die boonste plaat met kleiner gate. Kom ons sorg vir die belyning van hierdie elemente. Die 45 x 60 mm middelplaat moet tussen die boonste en onderste plate pas en kan gly om die gate te bedek en oop te maak. Klein plaatjies wat aan die onder- en boonste plate vasgeplak is, sal die laterale beweging van die middelplaat beperk sodat dit met die beweging van die hefboom links en regs kan beweeg. Ons boor 'n gat in hierdie plaat, sigbaar in die tekening, waarin die hefboom geplaas sal word.
hefboom. Ons buig dit van 'n draad met 'n deursnee van 2 millimeter. Draad kan maklik verkry word deur 'n lengte van 150 mm van die draadhanger af te sny. Gewoonlik kry ons so 'n hanger saam met skoon klere uit die was, en dit word 'n uitstekende bron van reguit en dik draad vir ons doeleindes. Buig die een kant van die draad teen 'n regte hoek op 'n afstand van 15 millimeter. Die ander kant kan vasgemaak word deur 'n houthandvatsel daarop te sit.
Hefboom Ondersteuning. Dit is gemaak van 'n blok wat 30x30x35 millimeter hoog is. In die middel van die blok boor ons 'n blinde gat met 'n deursnee van 2 millimeter, waarin die punt van die hefboom sal werk. Einde. Uiteindelik moet ons op een of ander manier die balle vang. Elke ruspe eindig met 'n greep. Hulle is nodig sodat ons nie na elke stadium van die wedstryd na balle oral in die vertrek soek nie. Ons sal die vang van 'n 50 mm stuk pyp maak. Aan die een kant, sny die buis teen 'n hoek om 'n langer muur te skep wat die bal sal tref om die roete te voltooi. Aan die ander kant van die buis, sny 'n gleuf waarin ons die klepplaat sal plaas. Die plaat sal nie toelaat dat die bal iewers buite beheer val nie. Aan die ander kant, sodra ons die bord uittrek, sal die bal self in ons hande val.
Installasie van die toestel. In die regter boonste hoek van die bord, aan die gemerkte begin van alle spore, plak ons houtblok waarin ons die buise vasgeplak het aan die basis vas. Plak die buise met warm gom aan die bord vas volgens die getrekte lyne. Die sikloidale paadjie verste van die oppervlak van die blad word oor sy gemiddelde lengte deur 'n houtstaaf van 35 mm hoog ondersteun.
Plak die gatplate aan die boonste spoorsteunblok vas sodat dit foutloos in die gate in die houtblok pas. Ons steek die hefboom in die gat van die sentrale plaat en een in die omhulsel van die beginmasjien. Ons steek die einde van die hefboom in die wa en nou kan ons die plek merk waar die wa op die bord vasgeplak moet word. Die meganisme moet so werk dat wanneer die hefboom na links gedraai word, alle gate oopgaan. Merk die gevind plek met 'n potlood en plak laastens die ondersteuning met warm gom vas.
Pret. Ons hang die renbaan en terselfdertyd ’n wetenskaplike toestel aan die muur. Balle van dieselfde gewig en deursnee word in hul beginplekke geplaas. Draai die sneller na links en die balle sal op dieselfde tyd begin beweeg. Het ons gedink dat die vinnigste bal by die wenstreep die een op die kortste 500 mm-baan sou wees? Ons intuïsie het ons gefaal. Hier is dit nie so nie. Sy is derde by die wenstreep. Verbasend genoeg is dit waar.
Die vinnigste bal is die een wat langs 'n sikloidale pad beweeg, hoewel sy pad 550 millimeter is, en die ander een is die een wat langs 'n segment van 'n sirkel beweeg. Hoe het dit gebeur dat al die balle by die beginpunt dieselfde spoed gehad het? Vir alle balle is dieselfde potensiële energieverskil in kinetiese energie omgeskakel. Die wetenskap sal ons vertel waar die verskil in eindtye vandaan kom.
Hy verduidelik hierdie gedrag van die balle deur dinamiese redes. Die balle is onderworpe aan sekere kragte, wat reaksiekragte genoem word, wat vanaf die kant van die spore op die balle inwerk. Die horisontale komponent van die reaksiekrag is gemiddeld die grootste vir 'n sikloïed. Dit veroorsaak ook die grootste gemiddelde horisontale versnelling van daardie bal. Dit is 'n wetenskaplike feit dat van al die kurwes wat enige twee punte van die gravitasie-sweet verbind, die valtyd van die sikloïed die kortste is. Jy kan hierdie interessante vraag by een van die fisika-lesse bespreek. Miskien sal dit een van die verskriklike bladsye opsy sit.
