Ámbito 03
Cinemática
Como se moven os mecanismos: engrenaxes, bielas e levas
A cinemática describe o movemento: posicións, traxectorias e velocidades. Mostra como un movemento pode transformarse noutro.
Para quen é
Estudantes aos que lles gustan as engrenaxes, as bicicletas e os xoguetes con movemento e queren saber como un movemento se converte noutro.
Que vas aprender
- Como as engrenaxes cambian a velocidade e o sentido de xiro
- Como a relación de transmisión cambia velocidade por forza
- Como os mecanismos articulados transforman a rotación nun movemento de vaivén
- Como seguir a traxectoria dun punto en movemento
Exemplos de experimentos
-
Fai engrenar unha roda dentada pequena cunha grande e conta as voltas que dá cada unha.
-
Constrúe un mecanismo de biela e manivela e observa como se move o pistón.
-
Cambia a lonxitude dunha biela e observa como cambia a súa traxectoria.
Cousas que podes construír
-
Unha caixa de engrenaxes para un cabrestante lento e forte
-
Un pistón movido por unha manivela
-
Un mecanismo de limpaparabrisas
Estes exemplos mostran o tipo de traballo deste ámbito. As leccións publicadas poden ser diferentes.
Proba un pequeno modelo
Estes pequenos modelos execútanse aquí mesmo, no teu navegador, e seguen funcionando sen conexión unha vez que a páxina se cargou. Son modelos didácticos simplificados, non o programa de simulación de MEKALUMI.
Consello: arrastra a engrenaxe da esquerda para facela xirar coa man.
Tren de engrenaxes
Cambia o número de dentes de cada engrenaxe. Observa como cambian a velocidade e a forza de xiro.
- Relación de transmisión
- 1 : 2
- Velocidade de saída
- 15 rpm · 2 veces máis lento
- Forza de xiro
- × 2
- Sentido
- Contrario ao do motor
Cando unha engrenaxe pequena move unha grande, a grande xira máis amodo pero con máis forza. Os cabrestantes, as bicicletas e os reloxos usan esta idea.
Modelo: engrenaxes ideais, sen rozamento nin deslizamento. Velocidade do motor: 30 rpm.
Que simplifica a simulación
- A cinemática estuda o movemento, moitas veces sen preguntarse que forzas o causan.
- Suponse que as pezas encaixan perfectamente, sen ocos nin folgura.
Toda simulación simplifica a realidade. Saber como o fai forma parte de aprender enxeñaría.
Relación coas materias escolares
Matemáticas (xeometría e proporcións), física, deseño e tecnoloxía
Conexións con outros ámbitos
A cinemática baséase na mecánica e é fundamental para a robótica.
Convén sabelo
Nunha bicicleta, a cadea e as rodas dentadas de distintos tamaños cambian velocidade por forza cando subes unha costa.