حوزهٔ ۰۱
مکانیک
نیرو، حرکت و انرژی: قانون‌هایی که پشت هر ماشینی هستند
مکانیک توضیح می‌دهد چرا اجسام حرکت می‌کنند، تندتر یا کندتر می‌شوند یا ساکن می‌مانند. مکانیک پایهٔ تقریباً همهٔ ماشین‌هاست.
آنچه یاد می‌گیرید
- نیرو چیست و نیروها چگونه با هم ترکیب می‌شوند
- اصطکاک چگونه کمک می‌کند و چگونه مانع کار می‌شود
- اهرم‌ها، قرقره‌ها و سطح‌های شیب‌دار چگونه کار را آسان‌تر می‌کنند
- انرژی چگونه از شکلی به شکل دیگر تبدیل می‌شود
آزمایش‌های نمونه
-
یک گاری را از سطح‌های شیب‌دار با زاویه‌های مختلف پایین بفرستید و سرعتش را مقایسه کنید.
-
تکیه‌گاه یک اهرم را جابه‌جا کنید و کمترین نیرویی را پیدا کنید که باری را بلند می‌کند.
-
سطح زیر یک مکعب را عوض کنید و ببینید اصطکاک چگونه حرکت آن را تغییر می‌دهد.
چیزهایی که می‌توانید بسازید
-
یک سطح شیب‌دار با یک گاری و یک مانع
-
اهرمی که باری سنگین را بلند می‌کند
-
یک سامانهٔ قرقرهٔ ساده
این نمونه‌ها نوع کار در این حوزه را نشان می‌دهند. درس‌های منتشرشده ممکن است متفاوت باشند.
یک مدل کوچک را امتحان کنید
این مدل‌های کوچک همین‌جا در مرورگر شما اجرا می‌شوند و پس از بارگیری صفحه، بدون اینترنت هم به کارشان ادامه می‌دهند. این‌ها مدل‌های آموزشی ساده‌شده‌اند، نه موتور شبیه‌سازی MEKALUMI.
نکته: چرخ‌دندهٔ سمت چپ را بکشید تا آن را با دست بچرخانید.
قطار چرخ‌دنده
تعداد دندانه‌های هر چرخ‌دنده را تغییر دهید و ببینید سرعت و نیروی چرخشی چگونه تغییر می‌کنند.
- نسبت دنده
- 1 : ۲
- سرعت خروجی
- ۱۵ rpm · ۲ برابر کندتر
- نیروی چرخشی
- ۲ برابر
- جهت
- خلاف جهت موتور
وقتی یک چرخ‌دندهٔ کوچک یک چرخ‌دندهٔ بزرگ را می‌چرخاند، چرخ‌دندهٔ بزرگ آهسته‌تر اما با نیروی بیشتری می‌چرخد. وینچ‌ها، دوچرخه‌ها و ساعت‌ها از همین ایده استفاده می‌کنند.
مدل: چرخ‌دنده‌های ایدئال، بدون اصطکاک یا لغزش. سرعت موتور: ۳۰ rpm (دور در دقیقه).
آنچه شبیه‌سازی ساده می‌کند
- اجسام معمولاً کاملاً صلب در نظر گرفته می‌شوند: فرورفتگی پیدا نمی‌کنند، ترک برنمی‌دارند و فرسوده نمی‌شوند.
- اصطکاک و مقاومت هوا از فرمول‌های ساده‌ای پیروی می‌کنند؛ دنیای واقعی پیچیده‌تر است.
هر شبیه‌سازی واقعیت را ساده می‌کند. دانستن اینکه چگونه این کار را می‌کند، بخشی از یادگیری مهندسی است.
پیوند با درس‌های مدرسه
فیزیک، ریاضی (زاویه‌ها و نسبت‌ها)، ورزش
ارتباط با حوزه‌های دیگر
مکانیک پایهٔ سینماتیک، سازه‌ها و رباتیک است.
خوب است بدانید
گفته می‌شود ارشمیدس ادعا کرده بود که اگر اهرمی به اندازهٔ کافی بلند و جایی برای ایستادن داشته باشد، می‌تواند زمین را جابه‌جا کند.