03. joma
Kinemātika
Kā kustas mehānismi: zobrati, posmi un izciļņi
Kinemātika apraksta kustību: novietojumus, trajektorijas un ātrumus. Tā parāda, kā vienu kustību var pārvērst citā.
Kam šī joma piemērota
Tiem, kam patīk zobrati, velosipēdi un kustīgas rotaļlietas un kas grib zināt, kā viena kustība pārvēršas citā.
Ko tu apgūsi
- Kā zobrati maina ātrumu un virzienu
- Kā pārnesumskaitlis ļauj iegūt lielāku spēku uz ātruma rēķina
- Kā sviru mehānismi pārvērš griešanos turpatpakaļ kustībā
- Kā izsekot kustīga punkta trajektorijai
Eksperimentu piemēri
-
Savieno mazu zobratu ar lielu, lai to zobi saķeras, un saskaiti, cik apgriezienu izdara katrs.
-
Uzbūvē kloķa un slīdņa mehānismu un vēro, kā kustas virzulis.
-
Maini posma garumu un vēro, kā mainās tā trajektorija.
Ko tu vari uzbūvēt
-
Pārnesumkārba lēnai, spēcīgai vinčai
-
Virzulis, ko kustina kloķis
-
Vējstikla tīrītāja mehānisms
Šie piemēri parāda, kāds darbs notiek šajā jomā. Publicētās nodarbības var atšķirties.
Izmēģini nelielu modeli
Šie nelielie modeļi darbojas tepat tavā pārlūkā un turpina darboties bezsaistē, kad lapa ir ielādēta. Tie ir vienkāršoti mācību modeļi, nevis MEKALUMI simulācijas programma.
Padoms: velc kreiso zobratu, lai pagrieztu to ar roku.
Zobratu pārvads
Maini katra zobrata zobu skaitu. Vēro, kā mainās ātrums un spēka moments.
- Pārnesumskaitlis
- 1 : 2
- Izejas ātrums
- 15 rpm · 2× lēnāk
- Spēka moments
- × 2
- Virziens
- Pretējs motoram
Kad mazs zobrats griež lielu, lielais zobrats griežas lēnāk, bet ar lielāku spēka momentu. Šo principu izmanto vinčās, velosipēdos un pulksteņos.
Modelis: ideāli zobrati bez berzes un izslīdēšanas. Motora griešanās ātrums: 30 rpm.
Ko simulācija vienkāršo
- Kinemātika pēta kustību, bieži nejautājot, kādi spēki to izraisa.
- Pieņem, ka detaļas savienojas ideāli, bez spraugām un vaļīguma.
Katra simulācija vienkāršo realitāti. Zināt, kā tieši tā to dara, ir daļa no inženierijas apguves.
Saistība ar mācību priekšmetiem
Matemātika (ģeometrija un attiecības), fizika, dizains un tehnoloģijas
Saistība ar citām jomām
Kinemātika balstās uz mehāniku un ir būtiska robotikā.
Noderīgi zināt
Braucot ar velosipēdu kalnā, ķēde un dažāda lieluma zobrati ļauj iegūt lielāku spēku uz ātruma rēķina.