Gebied 03
Kinematica
Hoe mechanismen bewegen: tandwielen, stangen en nokken
Kinematica beschrijft beweging: posities, banen en snelheden. Het laat zien hoe de ene beweging in een andere kan worden omgezet.
Wat je leert
- Hoe tandwielen snelheid en richting veranderen
- Hoe een overbrengingsverhouding snelheid inruilt voor kracht
- Hoe stangenmechanismen een draaiing omzetten in een heen-en-weerbeweging
- Hoe je de baan van een bewegend punt volgt
Voorbeeldexperimenten
-
Laat een klein tandwiel in een groot tandwiel grijpen en tel de omwentelingen van elk.
-
Bouw een kruk met een schuif en kijk hoe de zuiger beweegt.
-
Verander de lengte van een stang en kijk hoe de baan verandert.
Dingen die je kunt bouwen
-
Een tandwielkast voor een langzame, sterke lier
-
Een zuiger aangedreven door een kruk
-
Een ruitenwissermechanisme
Deze voorbeelden laten zien wat voor werk er in dit gebied hoort. De gepubliceerde lessen kunnen afwijken.
Probeer een klein model
Deze kleine modellen draaien hier in je browser en blijven offline werken zodra de pagina is geladen. Het zijn vereenvoudigde lesmodellen, niet de simulatie-engine van MEKALUMI.
Tip: sleep aan het linkertandwiel om het met de hand te draaien.
Tandwieloverbrenging
Verander het aantal tanden van elk tandwiel. Kijk hoe de snelheid en de draaikracht veranderen.
- Overbrengingsverhouding
- 1 : 2
- Uitgangssnelheid
- 15 omw/min · 2× langzamer
- Draaikracht
- × 2
- Draairichting
- Tegengesteld aan de motor
Als een klein tandwiel een groot tandwiel aandrijft, draait het grote langzamer, maar met meer kracht. Lieren, fietsen en klokken gebruiken dit idee.
Model: ideale tandwielen zonder wrijving of slip. Motortoerental: 30 omw/min.
Wat de simulatie vereenvoudigt
- Kinematica bestudeert beweging, vaak zonder te vragen welke krachten die veroorzaken.
- Er wordt aangenomen dat onderdelen perfect passen, zonder kieren of speling.
Elke simulatie vereenvoudigt de werkelijkheid. Weten hoe ze dat doet, hoort bij het leren van techniek.
Verbanden met schoolvakken
Wiskunde (meetkunde en verhoudingen), natuurkunde, ontwerpen en techniek
Verbanden met andere gebieden
Kinematica bouwt voort op mechanica en is onmisbaar voor robotica.
Goed om te weten
Op een fiets ruilen de ketting en tandwielen van verschillende grootte snelheid in voor kracht als je een helling op fietst.