Sritis 03
Kinematika
Kaip juda mechanizmai: krumpliaračiai, grandys ir kumšteliai
Kinematika aprašo judėjimą: padėtis, trajektorijas ir greičius. Ji parodo, kaip vieną judėjimą galima paversti kitu.
Kam tinka
Besimokantiesiems, kurie mėgsta krumpliaračius, dviračius ir judančius žaislus ir nori sužinoti, kaip vienas judesys virsta kitu.
Ko išmoksi
- Kaip krumpliaračiai keičia greitį ir kryptį
- Kaip perdavimo skaičius leidžia laimėti jėgos greičio sąskaita
- Kaip svirtiniai mechanizmai sukamąjį judėjimą paverčia judėjimu pirmyn ir atgal
- Kaip sekti judančio taško trajektoriją
Eksperimentų pavyzdžiai
-
Sukabink mažą krumpliaratį su dideliu ir suskaičiuok, kiek apsisukimų padaro kiekvienas.
-
Sukonstruok mechanizmą su alkūne ir šliaužikliu ir stebėk, kaip juda stūmoklis.
-
Pakeisk grandies ilgį ir pažiūrėk, kaip pasikeičia jos trajektorija.
Ką gali sukonstruoti
-
Pavarų dėžė lėtai, bet stipriai traukiančiai gervei
-
Alkūne varomas stūmoklis
-
Priekinio stiklo valytuvo mechanizmas
Šie pavyzdžiai parodo, kokio pobūdžio darbai atliekami šioje srityje. Paskelbtos pamokos gali skirtis.
Išbandyk nedidelį modelį
Šie nedideli modeliai veikia tiesiog tavo naršyklėje ir, puslapiui įsikėlus, toliau veikia net be interneto. Tai supaprastinti mokomieji modeliai, o ne MEKALUMI modeliavimo programa.
Patarimas: vilk kairįjį krumpliaratį, kad pasuktum jį ranka.
Krumpliaratinė pavara
Keisk kiekvieno krumpliaračio dantų skaičių. Stebėk, kaip keičiasi greitis ir jėgos momentas.
- Perdavimo skaičius
- 1 : 2
- Varomojo krumpliaračio greitis
- 15 rpm · 2× lėčiau
- Jėgos momentas
- × 2
- Kryptis
- Priešinga variklio krypčiai
Kai mažas krumpliaratis suka didelį, didysis sukasi lėčiau, bet su didesne jėga. Šią idėją naudoja gervės, dviračiai ir laikrodžiai.
Modelis: idealūs krumpliaračiai be trinties ir praslydimo. Variklio greitis: 30 rpm.
Ką supaprastina modeliavimas
- Kinematika nagrinėja judėjimą, dažnai neklausdama, kokios jėgos jį sukelia.
- Laikoma, kad detalės viena prie kitos pritaikytos idealiai, be tarpų ir laisvumo.
Kiekvienas modeliavimas supaprastina tikrovę. Žinoti, kaip jis tai daro, – inžinerijos mokymosi dalis.
Sąsajos su mokomaisiais dalykais
Matematika (geometrija ir santykiai), fizika, dizainas ir technologijos
Sąsajos su kitomis sritimis
Kinematika remiasi mechanika ir yra būtina robotikai.
Verta žinoti
Kai dviračiu važiuoji į kalną, grandinė ir skirtingo dydžio žvaigždutės leidžia laimėti jėgos greičio sąskaita.