Karera ng bola

Sa pagkakataong ito, iminumungkahi kong gumawa ka ng simple ngunit epektibong aparato para sa silid-aralan ng pisika. Ito ay isang karera ng bola. Ang isa pang bentahe ng disenyo ng track ay nakasabit ito sa dingding nang hindi kumukuha ng maraming espasyo at laging handang ipakita ang karanasan sa karera. Magsisimula ang tatlong bola nang sabay-sabay mula sa mga puntong matatagpuan sa parehong taas. Ang isang espesyal na idinisenyong paglulunsad na sasakyan ay makakatulong sa amin dito. Ang mga bola ay tatakbo sa tatlong magkakaibang landas.

Ang aparato ay mukhang isang board na nakasabit sa dingding. Tatlong transparent na tubo ang nakadikit sa board, ang mga landas kung saan lilipat ang mga bola. Ang unang strip ay ang pinakamaikling at may hugis ng isang conventional inclined plane. Ang pangalawa ay ang segment ng bilog. Ang ikatlong banda ay nasa anyo ng isang fragment ng isang cycloid. Alam ng lahat kung ano ang bilog, ngunit hindi nila alam kung ano ang hitsura nito at kung saan nagmula ang cycloid. Hayaan mong ipaalala ko sa iyo na ang cycloid ay isang kurba na iginuhit ng isang nakapirming punto sa isang bilog, na gumugulong sa isang tuwid na linya nang hindi nadudulas.

Isipin natin na naglalagay tayo ng puting tuldok sa gulong ng bisikleta at hinihiling sa isang tao na itulak ang bisikleta o sumakay dito nang napakabagal sa isang tuwid na linya, ngunit sa ngayon ay oobserbahan natin ang paggalaw ng tuldok. Ang landas ng puntong nakakabit sa bus ay palibutan ang cycloid. Hindi mo kailangang gawin ang eksperimentong ito, dahil sa figure ay makikita na natin ang cycloid na naka-plot sa mapa at lahat ng mga lane na nilayon para tumakbo ang mga bola. Upang maging patas sa panimulang punto, bubuo kami ng isang simpleng lever starter na magsisimula sa lahat ng tatlong bola nang pantay-pantay. Sa pamamagitan ng paghila sa pingga, sabay-sabay na tumama ang mga bola sa kalsada.

Karaniwan ang aming intuwisyon ay nagsasabi sa amin na ang bola na sumusunod sa pinaka direktang landas, iyon ay, ang hilig na eroplano, ang magiging pinakamabilis at mananalo. Ngunit alinman sa pisika o buhay ay hindi ganoon kasimple. Tingnan mo ang iyong sarili sa pamamagitan ng pag-assemble ng pang-eksperimentong device na ito. Sino ang dapat magtrabaho. Mga materyales. Isang hugis-parihaba na piraso ng plywood na may sukat na 600 by 400 millimeters o corkboard na may parehong laki o mas mababa sa dalawang metro ng transparent plastic pipe na may diameter na 10 millimeters, aluminum sheet na 1 millimeter ang kapal, wire na 2 millimeters ang diameter. , tatlong magkaparehong bola na dapat malayang gumagalaw sa loob ng mga tubo. Maaari kang gumamit ng sirang bearing steel ball, lead shot, o shotgun ball, depende sa diameter sa loob ng iyong pipe. Isasabit namin ang aming aparato sa dingding at para dito kailangan namin ng dalawang may hawak kung saan magsabit ng mga larawan. Maaari kang bumili o gumawa ng mga wire handle gamit ang iyong sariling mga kamay mula sa amin.

Tools. Saw, matalim na kutsilyo, hot glue gun, drill, sheet metal cutter, pliers, lapis, puncher, drill, wood file at dremel na nagpapadali sa trabaho. Base. Sa papel, iguguhit natin ang hinulaang tatlong ruta ng paglalakbay sa sukat na 1: 1 ayon sa pagguhit sa ating liham. Ang una ay tuwid. Segment ng pangalawang bilog. Ang ikatlong ruta ay cycloids. Makikita natin ito sa larawan. Ang tamang pagguhit ng mga track ay kailangang muling iguhit sa base board, upang malaman natin sa ibang pagkakataon kung saan ipapadikit ang mga tubo na magiging mga track ng mga bola.

Mga linya ng bola. Ang mga plastik na tubo ay dapat na transparent, makikita mo kung paano gumagalaw ang aming mga bola sa kanila. Ang mga plastik na tubo ay mura at madaling mahanap sa tindahan. Puputulin namin ang kinakailangang haba ng mga tubo, humigit-kumulang 600 millimeters, at pagkatapos ay paikliin ang mga ito ng kaunti, angkop at sinusubukan sa iyong proyekto.

Subaybayan ang pagsisimula ng suporta. Sa isang kahoy na bloke na may sukat na 80x140x15 millimeters, mag-drill ng tatlong butas na may diameter ng mga tubo. Ang butas kung saan namin idikit ang unang track, i.e. na naglalarawan ng pagkapantay-pantay, dapat na lagari at hugis tulad ng ipinapakita sa larawan. Ang katotohanan ay ang tubo ay hindi yumuko sa isang tamang anggulo at hinawakan ang hugis ng eroplano hangga't maaari. Ang tubo mismo ay pinutol din sa anggulo na nabuo nito. Idikit ang naaangkop na mga tubo sa lahat ng mga butas na ito sa bloke.

loading machine. Mula sa isang aluminum sheet na 1 mm ang kapal, pinutol namin ang dalawang parihaba na may mga sukat, tulad ng ipinapakita sa pagguhit. Sa una at pangalawa, nag-drill kami ng tatlong butas na may diameter na 7 millimeters na coaxially na may parehong pag-aayos bilang ang mga butas ay drilled sa kahoy na bar na bumubuo sa simula ng mga track. Ang mga butas na ito ang magiging panimulang pugad para sa mga bola. Mag-drill ng mga butas sa pangalawang plato na may diameter na 12 millimeters. Idikit ang maliliit na hugis-parihaba na piraso ng sheet metal sa matinding gilid ng ilalim na plato at sa kanila ng tuktok na plato na may mas maliliit na butas. Ating pangalagaan ang pagkakahanay ng mga elementong ito. Ang 45 x 60 mm na plato sa gitna ay dapat magkasya sa pagitan ng itaas at ibabang mga plato at maaaring mag-slide upang takpan at buksan ang mga butas. Ang mga maliliit na plake na nakadikit sa ilalim at itaas na mga plato ay maghihigpit sa pag-ilid na paggalaw ng gitnang plato upang ito ay gumalaw pakaliwa at pakanan sa paggalaw ng pingga. Nag-drill kami ng isang butas sa plato na ito, na nakikita sa pagguhit, kung saan ilalagay ang pingga.

pingga. Ibaluktot namin ito mula sa isang wire na may diameter na 2 millimeters. Madaling makuha ang wire sa pamamagitan ng pagputol ng haba na 150 mm mula sa wire hanger. Kadalasan ay nakakakuha tayo ng gayong sabitan kasama ng mga malinis na damit mula sa labahan, at ito ay nagiging isang mahusay na mapagkukunan ng tuwid at makapal na wire para sa ating mga layunin. Ibaluktot ang isang dulo ng wire sa tamang anggulo sa layong 15 milimetro. Ang kabilang dulo ay maaaring ma-secure sa pamamagitan ng paglalagay ng isang kahoy na hawakan dito.

Suporta sa pingga. Ito ay gawa sa isang bloke na may sukat na 30x30x35 millimeters ang taas. Sa gitna ng bloke, nag-drill kami ng isang bulag na butas na may diameter na 2 milimetro, kung saan gagana ang dulo ng pingga. Tapusin. Sa wakas, kailangan nating mahuli ang mga bola. Ang bawat uod ay nagtatapos sa isang mahigpit na pagkakahawak. Kailangan ang mga ito upang hindi tayo maghanap ng mga bola sa buong silid pagkatapos ng bawat yugto ng laro. Gagawin namin ang pagkuha mula sa isang 50 mm na piraso ng tubo. Sa isang gilid, gupitin ang tubo sa isang anggulo upang lumikha ng mas mahabang pader na tatamaan ng bola upang makumpleto ang ruta. Sa kabilang dulo ng tubo, gupitin ang isang puwang kung saan ilalagay namin ang balbula plate. Hindi papayagan ng plato na mawalan ng kontrol ang bola kahit saan. Sa kabilang banda, sa sandaling mabunot namin ang plato, ang bola mismo ay mahuhulog sa aming mga kamay.

Pag-mount ng device. Sa kanang itaas na sulok ng board, sa minarkahang simula ng lahat ng mga track, idikit ang aming kahoy na bloke kung saan idinikit namin ang mga tubo sa base. Idikit ang mga tubo na may mainit na pandikit sa pisara ayon sa mga iginuhit na linya. Ang cycloidal path na pinakamalayo mula sa ibabaw ng slab ay sinusuportahan sa kahabaan ng average na haba nito ng isang kahoy na bloke na 35 mm ang taas.

Idikit ang mga hole plate sa upper track support block upang magkasya ang mga ito sa mga butas sa wood block nang walang error. Ipinasok namin ang pingga sa butas ng gitnang plato at isa sa pambalot ng panimulang makina. Ipinasok namin ang dulo ng pingga sa karwahe at ngayon ay maaari naming markahan ang lugar kung saan dapat idikit ang karwahe sa board. Ang mekanismo ay dapat gumana sa isang paraan na kapag ang pingga ay nakabukas sa kaliwa, ang lahat ng mga butas ay bubukas. Markahan ang nahanap na lugar gamit ang isang lapis at sa wakas ay idikit ang suporta gamit ang mainit na pandikit.

Masaya. Isinabit namin ang race track at sabay-sabay na isang pang-agham na aparato sa dingding. Ang mga bola ng parehong timbang at diameter ay inilalagay sa kanilang mga panimulang lugar. Lumiko ang trigger sa kaliwa at ang mga bola ay magsisimulang gumalaw nang sabay. Naisip ba natin na ang pinakamabilis na bola sa finish line ay ang nasa pinakamaikling 500mm track? Nabigo kami ng aming intuwisyon. Dito ay hindi ganoon. Pangatlo siya sa finish line. Nakakagulat, totoo ito.

Ang pinakamabilis na bola ay ang gumagalaw sa isang cycloidal path, bagama't ang landas nito ay 550 millimeters, at ang isa pa ay ang gumagalaw sa isang segment ng isang bilog. Paano nangyari na sa panimulang punto ang lahat ng mga bola ay may parehong bilis? Para sa lahat ng mga bola, ang parehong potensyal na pagkakaiba sa enerhiya ay na-convert sa kinetic energy. Sasabihin sa atin ng agham kung saan nagmumula ang pagkakaiba sa mga oras ng pagtatapos.

Ipinaliwanag niya ang pag-uugaling ito ng mga bola sa pamamagitan ng mga dynamic na dahilan. Ang mga bola ay napapailalim sa ilang mga puwersa, na tinatawag na mga puwersa ng reaksyon, na kumikilos sa mga bola mula sa gilid ng mga track. Ang pahalang na bahagi ng puwersa ng reaksyon ay, sa karaniwan, ang pinakamalaki para sa isang cycloid. Nagdudulot din ito ng pinakamalaking average na pahalang na acceleration ng bolang iyon. Ito ay isang siyentipikong katotohanan na sa lahat ng mga kurba na nagkokonekta sa anumang dalawang punto ng gravitational sweat, ang oras ng pagbagsak ng cycloid ay ang pinakamaikling. Maaari mong talakayin ang kawili-wiling tanong na ito sa isa sa mga aralin sa pisika. Marahil ay isasantabi nito ang isa sa mga kahila-hilakbot na pahina.