Курс: «Физика и механика», модуль «Простые модели»
Инерционная машина
Като́к — машина, предназначенная для послойного уплотнения несвязных и малосвязных грунтов и оснований при постройке насыпей, дамб, дорожных оснований и других земляных сооружений на строительстве автомобильных дорог, аэродромов, гидротехнических сооружений.
Технология
  • Использование механизмов – повышающая зубчатая передача.
  • Сборка деталей.
Естественные науки
    • Измерение расстояния.
    • Измерение времени.
    • Силы.
    • Энергия движения (кинетическая энергия).
    • Трение и воздух.
    • Сопротивление ветра.
    • Методы исследования.
    В технический словарик
      • повышающая зубчатая передача
      • маховик
      • масса
      • положение
      Дополнительно потребуется
        • Свободное пространство на полу (3 м в длину).
        • Липкая лента.
        • Рулетка или «сантиметр».
        • Секундомер или какой-нибудь другой таймер.
        Установление взаимосвязей
        Дима и Катя немного поссорились, и их выставили на улицу слегка поостыть. Катя захотела, чтобы Пес Барбос покатал ее на тележке, но у него не хватило на это сил.

        А Дима играет со своими волчками. Они замечательно крутятся, но Диме очень хочется поскорей помириться с Катей и снова играть с ней. Катя хочет того же – ведь гораздо лучше быть хорошими друзьями, тем более что все игры им надоели.

        Они посмотрели друг на друга, и тут Катю осенила идея. А нельзя ли поиграть с тележкой и при этом использовать энергию волчка? Как вы думаете, у них это получится?

        Можно ли толкать тележку за счет энергии крутящегося волчка – и насколько далеко и долго она будет катиться? Проверьте!

        Конструирование
        Первым делом нужно оборудовать и проверить «автодром» для испытаний.
        Отмерьте 50 см дорожки. Это будет зона разбега с линией старта впереди. Затем приклейте к полу вдоль дорожки 2 м липкой лены и разметьте ее через каждые 10 см. Теперь можно заняться моделями!
        Соберите модель инерционной машины
        (Технологические карты 10A и 10B, с. 10, шаг 20)
          • Запустите модель – она будет двигаться до полной остановки довольно медленно.
          • Если модель останавливается слишком быстро, ослабьте втулки осей, проверьте, надежно ли зацепляются между собой зубчатые колеса, и удостоверьтесь, что остальные элементы конструкции плотно пригнаны друг к другу
          Рефлексия
          «Чистый» эксперимент
          Чтобы проверить все модели, разгоняйте их в течение 2 секунд в 50-сантиметровой зоне, а на линии старта отпускайте – на одной стартовой скорости. Для этого нужно потренироваться! Поэтому мы рекомендуем испытывать каждую модель по 3 раза.
          Что делает маховик эффективным?
          Самый лучший маховик будет двигать модель дальше и в течение более продолжительного времени после точно такого же разгона, как и у остальных моделей! Проведите испытания моделей, вообще не имеющих маховиков. Установите на модель большие колеса с шинами и без. Придумайте свои варианты испытаний.
          Более тяжелые маховики эффективнее легких, но для их разгона потребуется больше энергии, то есть количество накопленной маховиком энергии движения, или кинетической энергии, зависит от его массы и скорости вращения.

          Как далеко и сколько времени он будет катиться?

          Измерьте, на какое расстояние укатится каждый маховик.
          Было бы очень хорошо, если бы при этом вы засекли, сколько времени он будет двигаться.

          Соберите модель в соответствии с шагом 22, с. 12.
          Соберите модель в соответствии с шагом 24, с. 14.
          Проведите испытания и измерьте параметры.

          Инерционные машины движутся чрезвычайно медленно. Чем больше маховик, тем медленнее они едут, но зато – дольше и на большее расстояние.

          Развитие
          «Шалтай-Болтай»
          Соберите модель с маховиком, ось которого НЕ проходит через центр маховика (Технологическая карта 10B, с. 17, шаг 3). Предположите, что произойдет, а затем проверьте свои предположения.
          Модель останавливается очень быстро. Маховики при вращении должны быть ДИНАМИЧЕСКИ сбалансированы, иначе возникает множество сил, направленных в разные стороны, что является причиной увеличения ТРЕНИЯ на осях.

          Попробуйте скатить свою модель с горки. Что при этом происходит? Сравните свой вариант с моделью, на которой установлен сбалансированный маховик.

          Модель едет очень медленно и не разгоняется. Разнонаправленные силы, вызванные динамической разбалансировкой, сильно возрастают даже при незначительном увеличении скорости. На малых скоростях они практически незаметны, поэтому модель продолжает медленно катиться.
          Покоритель холмов
          Смастерите пандус, по которому будете запускать модели вверх. Попробуйте предположить, а затем проверьте, как поведут себя модели с маховиком и без при одинаковом разгоне (сделать это будет непросто!). На этом этапе занятия несколько групп учеников могут работать вместе.

          Модели с маховиком поднимутся по пандусу выше, поскольку они запасли много энергии.

          Изогните полосы тонкого картона и сделайте несколько низких горок для запуска моделей.

          Инерционные машины двигаются медленнее – как вверх, так и вниз. Маховик выступает в роли своеобразного регулятора, который помогает машине преодолевать подъемы на одной и той же скорости.

          Преодоление препятствий
          На полу или на столе насыпьте большую кучу из ЛЕГО®-кирпичиков и посмотрите, инерционная машина какого типа сумеет преодолеть эту «гору ЛЕГО».

          Лучше всего с этим справится модель с широкими шинами.
          Made on
          Tilda