Област 03
Кинематика
Как се движат механизмите: зъбни колела, звена и гърбици
Кинематиката описва движението: положения, траектории и скорости. Тя показва как едно движение може да се превърне в друго.
За кого е подходяща
Ученици, които харесват зъбни колела, велосипеди и движещи се играчки и искат да разберат как едно движение се превръща в друго.
Какво ще научите
- Как зъбните колела променят скоростта и посоката
- Как предавателното отношение увеличава силата за сметка на скоростта
- Как лостовите механизми превръщат въртенето в движение напред-назад
- Как да проследите траекторията на движеща се точка
Примерни експерименти
-
Зацепете малко зъбно колело с голямо и пребройте оборотите на всяко от тях.
-
Сглобете коляно-мотовилков механизъм и наблюдавайте как се движи буталото.
-
Променете дължината на едно звено и вижте как се променя траекторията му.
Какво можете да построите
-
Зъбна предавка за бавна, но силна лебедка
-
Бутало, задвижвано от колянов вал
-
Механизъм на чистачките за предното стъкло
Тези примери показват каква работа се върши в тази област. Публикуваните уроци може да се различават.
Изпробвайте малък модел
Тези малки модели работят направо във вашия браузър и продължават да работят без интернет, след като страницата се зареди. Те са опростени учебни модели, а не симулационното ядро на MEKALUMI.
Съвет: плъзнете лявото колело, за да го завъртите на ръка.
Зъбна предавка
Променете броя на зъбите на всяко зъбно колело. Наблюдавайте как се променят скоростта и въртящият момент.
- Предавателно отношение
- 1 : 2
- Изходна скорост
- 15 об/мин · 2 пъти по-бавно
- Въртящ момент
- × 2
- Посока
- Обратна на двигателя
Когато малко зъбно колело задвижва голямо, голямото се върти по-бавно, но с по-голям въртящ момент. Лебедките, велосипедите и часовниците използват тази идея.
Модел: идеални зъбни колела без триене и приплъзване. Скорост на двигателя: 30 об/мин.
Какво опростява симулацията
- Кинематиката изучава движението, често без да се пита кои сили го предизвикват.
- Приема се, че частите прилягат идеално, без пролуки и хлабини.
Всяка симулация опростява действителността. Част от изучаването на инженерството е да разберете как точно я опростява.
Връзки с учебните предмети
Математика (геометрия и съотношения), физика, дизайн и технологии
Връзки с други области
Кинематиката се основава на механиката и е от съществено значение за роботиката.
Полезно е да знаете
При велосипеда веригата и зъбните колела с различни размери увеличават силата за сметка на скоростта, когато карате нагоре.