Oblasť 03
Kinematika
Ako sa pohybujú mechanizmy: ozubené kolesá, spojovacie tyče a vačky
Kinematika opisuje pohyb: polohy, dráhy a rýchlosti. Ukazuje, ako sa dá jeden pohyb premeniť na iný.
Pre koho je vhodná
Žiaci, ktorí majú radi ozubené kolesá, bicykle a pohyblivé hračky a chcú vedieť, ako sa jeden pohyb mení na iný.
Čo sa naučíš
- Ako ozubené kolesá menia rýchlosť a smer
- Ako prevodový pomer vymieňa rýchlosť za silu
- Ako kĺbové mechanizmy premieňajú otáčanie na pohyb tam a späť
- Ako sledovať dráhu pohybujúceho sa bodu
Príklady pokusov
-
Nechaj do seba zapadnúť malé a veľké ozubené koleso a spočítaj otáčky každého z nich.
-
Zostav kľukový mechanizmus a sleduj, ako sa pohybuje piest.
-
Zmeň dĺžku spojovacej tyče a sleduj, ako sa mení jej dráha.
Čo môžeš postaviť
-
Prevodovka pre pomalý a silný navijak
-
Piest poháňaný kľukou
-
Mechanizmus stierača čelného skla
Tieto príklady ukazujú, aká práca ťa v tejto oblasti čaká. Zverejnené lekcie sa môžu líšiť.
Vyskúšaj malý model
Tieto malé modely bežia priamo v tvojom prehliadači a po načítaní stránky fungujú aj bez internetu. Sú to zjednodušené výučbové modely, nie simulačné jadro MEKALUMI.
Tip: ľavé ozubené koleso môžeš otáčať aj rukou – stačí ho potiahnuť.
Ozubený prevod
Zmeň počet zubov na každom ozubenom kolese. Sleduj, ako sa mení rýchlosť otáčania a krútiaci moment.
- Prevodový pomer
- 1 : 2
- Výstupné otáčky
- 15 ot./min · 2× pomalšie
- Krútiaci moment
- × 2
- Smer
- Opačný ako pri motore
Keď malé ozubené koleso poháňa veľké, veľké koleso sa otáča pomalšie, ale s väčšou silou. Tento princíp využívajú navijaky, bicykle aj hodiny.
Model: ideálne ozubené kolesá bez trenia a bez preklzovania. Otáčky motora: 30 ot./min.
Čo simulácia zjednodušuje
- Kinematika skúma pohyb, často bez toho, aby sa pýtala, aké sily ho spôsobujú.
- Predpokladá sa, že súčiastky do seba presne zapadajú, bez medzier a bez vôle.
Každá simulácia zjednodušuje skutočnosť. Vedieť, ako ju zjednodušuje, je súčasťou učenia sa inžinierstva.
Prepojenie so školskými predmetmi
Matematika (geometria a pomery), fyzika, dizajn a technika
Prepojenie s ďalšími oblasťami
Kinematika nadväzuje na mechaniku a je nevyhnutná pre robotiku.
Dobré vedieť
Na bicykli reťaz a ozubené kolesá rôznej veľkosti vymieňajú rýchlosť za silu, keď ideš do kopca.