Lĩnh vực 01
Cơ học
Lực, chuyển động và năng lượng: những quy luật đằng sau mọi cỗ máy
Cơ học giải thích vì sao mọi vật chuyển động, tăng tốc, giảm tốc hay đứng yên. Đây là nền tảng của gần như mọi cỗ máy.
Bạn sẽ học được gì
- Lực là gì và các lực kết hợp với nhau như thế nào
- Ma sát giúp ích ra sao, và cản trở ra sao
- Đòn bẩy, ròng rọc và mặt phẳng nghiêng giúp công việc dễ dàng hơn như thế nào
- Năng lượng chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác như thế nào
Ví dụ thí nghiệm
-
Cho một chiếc xe đẩy lăn xuống những con dốc có độ nghiêng khác nhau và so sánh tốc độ của nó.
-
Di chuyển điểm tựa của đòn bẩy và tìm lực nhỏ nhất có thể nâng một vật nặng.
-
Thay đổi bề mặt bên dưới một khối vật và xem ma sát làm thay đổi chuyển động của nó như thế nào.
Những thứ bạn có thể chế tạo
-
Một con dốc có xe đẩy và vật chặn
-
Một đòn bẩy nâng vật nặng
-
Một hệ ròng rọc đơn giản
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
- Vật thể thường được coi là cứng tuyệt đối: chúng không bị móp, nứt hay mòn.
- Ma sát và lực cản không khí tuân theo các công thức đơn giản; thế giới thực phức tạp hơn nhiều.
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
Vật lý, toán học (góc và tỉ số), thể thao
Liên hệ với các lĩnh vực khác
Cơ học là nền tảng cho động học, kết cấu và robot học.
Điều nên biết
Tương truyền Ác-si-mét từng nói rằng chỉ cần có một đòn bẩy đủ dài và một chỗ để đứng, ông có thể làm dịch chuyển cả Trái Đất.