Τομέας 03
Κινηματική
Πώς κινούνται οι μηχανισμοί: γρανάζια, ράβδοι σύνδεσης και έκκεντρα
Η κινηματική περιγράφει την κίνηση: θέσεις, τροχιές και ταχύτητες. Δείχνει πώς μια κίνηση μπορεί να μετατραπεί σε άλλη.
Σε ποιους ταιριάζει
Μαθητές που τους αρέσουν τα γρανάζια, τα ποδήλατα και τα παιχνίδια που κινούνται και θέλουν να μάθουν πώς μια κίνηση γίνεται άλλη.
Τι θα μάθετε
- Πώς τα γρανάζια αλλάζουν την ταχύτητα και τη φορά περιστροφής
- Πώς η σχέση μετάδοσης ανταλλάσσει ταχύτητα με ροπή (δύναμη περιστροφής)
- Πώς οι αρθρωτοί μηχανισμοί μετατρέπουν την περιστροφή σε παλινδρομική κίνηση (μπρος-πίσω)
- Πώς να παρακολουθείτε την τροχιά ενός σημείου που κινείται
Παραδείγματα πειραμάτων
-
Συνδέστε ένα μικρό γρανάζι με ένα μεγάλο, ώστε να εμπλέκονται τα δόντια τους, και μετρήστε πόσες στροφές κάνει το καθένα.
-
Κατασκευάστε έναν μηχανισμό στροφάλου με ολισθητή και παρακολουθήστε πώς κινείται το έμβολο.
-
Αλλάξτε το μήκος μιας ράβδου σύνδεσης και δείτε πώς αλλάζει η τροχιά της.
Τι μπορείτε να κατασκευάσετε
-
Ένας μειωτήρας με γρανάζια για ένα αργό αλλά δυνατό βαρούλκο
-
Ένα έμβολο που κινείται από στρόφαλο
-
Ένας μηχανισμός υαλοκαθαριστήρα
Αυτά τα παραδείγματα δείχνουν το είδος της δουλειάς σε αυτόν τον τομέα. Τα μαθήματα που δημοσιεύονται μπορεί να διαφέρουν.
Δοκιμάστε ένα μικρό μοντέλο
Αυτά τα μικρά μοντέλα λειτουργούν εδώ, στο πρόγραμμα περιήγησής σας, και συνεχίζουν να λειτουργούν χωρίς σύνδεση στο διαδίκτυο μόλις φορτωθεί η σελίδα. Είναι απλοποιημένα εκπαιδευτικά μοντέλα, όχι η μηχανή προσομοίωσης του MEKALUMI.
Συμβουλή: σύρετε το αριστερό γρανάζι για να το γυρίσετε με το χέρι.
Σύστημα οδοντωτών τροχών
Αλλάξτε τον αριθμό των δοντιών σε κάθε γρανάζι. Παρατηρήστε πώς αλλάζουν η ταχύτητα και η ροπή.
- Σχέση μετάδοσης
- 1 : 2
- Ταχύτητα εξόδου
- 15 σ.α.λ. · 2× πιο αργά
- Ροπή
- × 2
- Κατεύθυνση
- Αντίθετη από αυτή του κινητήρα
Όταν ένα μικρό γρανάζι κινεί ένα μεγάλο, το μεγάλο γυρίζει πιο αργά αλλά με μεγαλύτερη ροπή. Τα βαρούλκα, τα ποδήλατα και τα ρολόγια χρησιμοποιούν αυτή την ιδέα.
Μοντέλο: ιδανικά γρανάζια χωρίς τριβή ή ολίσθηση. Ταχύτητα κινητήρα: 30 σ.α.λ.
Τι απλοποιεί η προσομοίωση
- Η κινηματική μελετά την κίνηση, συχνά χωρίς να εξετάζει ποιες δυνάμεις την προκαλούν.
- Θεωρείται ότι τα εξαρτήματα ταιριάζουν τέλεια, χωρίς κενά και χωρίς χαλαρότητα.
Κάθε προσομοίωση απλοποιεί την πραγματικότητα. Το να ξέρετε με ποιον τρόπο το κάνει είναι μέρος της εκμάθησης της επιστήμης του μηχανικού.
Σύνδεση με σχολικά μαθήματα
Μαθηματικά (γεωμετρία και λόγοι), φυσική, σχεδιασμός και τεχνολογία
Σύνδεση με άλλους τομείς
Η κινηματική στηρίζεται στη μηχανική και είναι απαραίτητη για τη ρομποτική.
Καλό να ξέρετε
Στο ποδήλατο, η αλυσίδα και τα γρανάζια διαφορετικών μεγεθών ανταλλάσσουν ταχύτητα με δύναμη όταν ανεβαίνετε μια ανηφόρα.