Напрям 03
Кінематика
Як рухаються механізми: зубчасті колеса, ланки й кулачки
Кінематика описує рух: положення, траєкторії та швидкості. Вона показує, як один рух можна перетворити на інший.
Що ви вивчите
- Як зубчасті колеса змінюють швидкість і напрямок обертання
- Як передатне відношення дає виграш у силі ціною швидкості
- Як шарнірні механізми перетворюють обертання на рух уперед і назад
- Як простежити траєкторію точки, що рухається
Приклади експериментів
-
Введіть у зачеплення маленьке й велике зубчасті колеса та порахуйте оберти кожного.
-
Зберіть кривошип із повзуном і подивіться, як рухається поршень.
-
Змініть довжину ланки й подивіться, як змінюється її траєкторія.
Що можна збудувати
-
Редуктор для повільної, але сильної лебідки
-
Поршень із кривошипним приводом
-
Механізм склоочисника
Ці приклади показують, якою буває робота в цьому напрямі. Опубліковані уроки можуть відрізнятися.
Спробувати невелику модель
Ці невеликі моделі працюють просто у вашому браузері й не потребують інтернету, щойно сторінку завантажено. Це спрощені навчальні моделі, а не рушій симуляції MEKALUMI.
Порада: потягніть ліве колесо, щоб повернути його вручну.
Зубчаста передача
Змінюйте кількість зубців на кожному колесі. Стежте, як змінюються швидкість і сила обертання.
- Передатне відношення
- 1 : 2
- Швидкість на виході
- 15 об/хв · 2× повільніше
- Сила обертання
- × 2
- Напрямок обертання
- Протилежний до обертання двигуна
Коли маленьке зубчасте колесо обертає велике, велике обертається повільніше, але з більшою силою. Цю ідею використовують у лебідках, велосипедах і годинниках.
Модель: ідеальні зубчасті колеса без тертя й проковзування. Швидкість двигуна: 30 об/хв.
Що спрощує симуляція
- Кінематика вивчає рух, часто не з’ясовуючи, які сили його спричиняють.
- Вважається, що деталі ідеально припасовані одна до одної, без зазорів і люфтів.
Кожна симуляція спрощує реальність. Розуміти, як саме, — теж частина вивчення інженерії.
Зв’язок зі шкільними предметами
Математика (геометрія й відношення), фізика, технології та дизайн
Зв’язки з іншими напрямами
Кінематика спирається на механіку й необхідна для робототехніки.
Варто знати
На велосипеді ланцюг і зірочки різного розміру допомагають виграти в силі ціною швидкості, коли ви їдете вгору.