Lĩnh vực 03
Động học
Cơ cấu chuyển động ra sao: bánh răng, thanh nối và cam
Động học mô tả chuyển động: vị trí, quỹ đạo và tốc độ. Động học cho thấy một chuyển động có thể được biến đổi thành chuyển động khác như thế nào.
Bạn sẽ học được gì
- Bánh răng thay đổi tốc độ và chiều quay như thế nào
- Tỉ số truyền đánh đổi tốc độ lấy lực như thế nào
- Cơ cấu thanh nối biến chuyển động quay thành chuyển động qua lại như thế nào
- Cách theo dõi quỹ đạo của một điểm đang chuyển động
Ví dụ thí nghiệm
-
Cho một bánh răng nhỏ ăn khớp với một bánh răng lớn và đếm số vòng quay của mỗi bánh.
-
Lắp một cơ cấu tay quay – con trượt và quan sát pít-tông chuyển động.
-
Thay đổi chiều dài của một thanh nối và xem quỹ đạo của nó thay đổi ra sao.
Những thứ bạn có thể chế tạo
-
Một hộp số cho chiếc tời quay chậm mà khỏe
-
Một pít-tông được dẫn động bằng tay quay
-
Một cơ cấu cần gạt nước
Những ví dụ này cho thấy loại công việc trong lĩnh vực này. Các bài học khi được phát hành có thể khác.
Thử một mô hình nhỏ
Những mô hình nhỏ này chạy ngay trong trình duyệt của bạn và vẫn tiếp tục hoạt động khi không có mạng, sau khi trang đã tải xong. Đây là các mô hình giảng dạy đơn giản hóa, không phải bộ máy mô phỏng của MEKALUMI.
Mẹo: kéo bánh răng bên trái để quay nó bằng tay.
Bộ truyền bánh răng
Thay đổi số răng của từng bánh răng. Quan sát tốc độ và lực quay thay đổi như thế nào.
- Tỉ số truyền
- 1 : 2
- Tốc độ đầu ra
- 15 vòng/phút · Chậm hơn 2 lần
- Lực quay
- × 2
- Chiều quay
- Ngược chiều động cơ
Khi một bánh răng nhỏ dẫn động một bánh răng lớn, bánh răng lớn quay chậm hơn nhưng có lực mạnh hơn. Tời, xe đạp và đồng hồ đều dùng ý tưởng này.
Mô hình: bánh răng lý tưởng, không có ma sát và không bị trượt. Tốc độ động cơ: 30 vòng/phút.
Những gì mô phỏng đơn giản hóa
- Động học nghiên cứu chuyển động, và thường không xét đến những lực gây ra chuyển động đó.
- Các bộ phận được giả định là khớp với nhau hoàn hảo, không có khe hở hay độ rơ.
Mọi mô phỏng đều đơn giản hóa thực tế. Hiểu mô phỏng đơn giản hóa như thế nào cũng là một phần của việc học kỹ thuật.
Liên hệ với các môn học ở trường
Toán học (hình học và tỉ số), vật lý, thiết kế và công nghệ
Liên hệ với các lĩnh vực khác
Động học được xây dựng trên nền tảng cơ học và là phần thiết yếu của robot học.
Điều nên biết
Trên xe đạp, xích và các bánh răng có kích thước khác nhau giúp đánh đổi tốc độ lấy lực khi bạn đạp xe lên dốc.