Ala 03
Kinematiikka
Miten mekanismit liikkuvat: hammaspyörät, vivustot ja nokat
Kinematiikka kuvaa liikettä: paikkoja, liikeratoja ja nopeuksia. Se näyttää, miten yksi liike voidaan muuttaa toiseksi.
Kenelle ala sopii
Oppijoille, jotka pitävät hammaspyöristä, polkupyöristä ja liikkuvista leluista ja haluavat tietää, miten yksi liike muuttuu toiseksi.
Mitä opit
- Miten hammaspyörät muuttavat nopeutta ja suuntaa
- Miten välityssuhde antaa lisää voimaa nopeuden kustannuksella
- Miten vivustot muuttavat pyörimisliikkeen edestakaiseksi liikkeeksi
- Miten liikkuvan pisteen rataa seurataan
Esimerkkikokeita
-
Aseta pieni ja iso hammaspyörä hampaat lomittain ja laske kummankin kierrokset.
-
Rakenna kampimekanismi (kampi ja liukukappale) ja katso, miten mäntä liikkuu.
-
Muuta mekanismin yhden tangon pituutta ja katso, miten sen liikerata muuttuu.
Mitä voit rakentaa
-
Vaihteisto hitaalle mutta voimakkaalle vintturille
-
Kammen liikuttama mäntä
-
Tuulilasinpyyhkimen mekanismi
Nämä esimerkit näyttävät, millaista työtä tällä alalla tehdään. Julkaistut oppitunnit voivat poiketa niistä.
Kokeile pientä mallia
Nämä pienet mallit toimivat suoraan selaimessasi, ja kun sivu on latautunut, ne toimivat myös ilman verkkoyhteyttä. Ne ovat yksinkertaistettuja opetusmalleja, eivät MEKALUMIn varsinaisia simulointiohjelmia.
Vinkki: vedä vasenta hammaspyörää, niin voit pyörittää sitä käsin.
Hammaspyörävälitys
Muuta kunkin hammaspyörän hammaslukua. Katso, miten nopeus ja kiertävä voima (vääntömomentti) muuttuvat.
- Välityssuhde
- 1 : 2
- Vedettävän pyörän nopeus
- 15 rpm · 2× hitaampi
- Kiertävä voima
- × 2
- Suunta
- Vastakkainen moottoriin nähden
Kun pieni hammaspyörä pyörittää isoa, iso pyörä pyörii hitaammin mutta suuremmalla voimalla. Vintturit, polkupyörät ja kellot hyödyntävät tätä periaatetta.
Malli: ihanteelliset hammaspyörät ilman kitkaa tai luistoa. Moottorin pyörimisnopeus: 30 rpm.
Mitä simulaatio yksinkertaistaa
- Kinematiikka tutkii liikettä usein kysymättä, mitkä voimat sen aiheuttavat.
- Osien oletetaan sopivan toisiinsa täydellisesti, ilman rakoja tai välystä.
Jokainen simulaatio yksinkertaistaa todellisuutta. Tekniikan oppimiseen kuuluu myös sen tietäminen, miten se yksinkertaistaa.
Yhteydet kouluaineisiin
Matematiikka (geometria ja suhteet), fysiikka, muotoilu ja teknologia
Yhteydet muihin aloihin
Kinematiikka perustuu mekaniikkaan ja on välttämätöntä robotiikassa.
Hyvä tietää
Polkupyörässä ketju ja erikokoiset ketjupyörät antavat lisää voimaa nopeuden kustannuksella, kun ajat ylämäkeen.