Balapan bal
Wektu iki aku nyaranake sampeyan nggawe piranti sing prasaja nanging efektif kanggo kelas fisika. Iku bakal lomba bal. Kauntungan liyane saka desain trek iku macet ing tembok tanpa njupuk akeh papan lan tansah siap kanggo nuduhake pengalaman racing. Telung bal diwiwiti kanthi bebarengan saka titik sing ana ing dhuwur sing padha. Kendaraan peluncuran sing dirancang khusus bakal mbantu kita. Bal-balan bakal mlaku ing telung dalan sing beda.
Piranti kasebut katon kaya papan sing digantung ing tembok. Telung tabung transparan dipasang ing papan, dalan sing bakal dipindhah bal. Strip pisanan minangka sing paling cendhak lan nduweni wangun bidang miring konvensional. Sing nomer loro yaiku bagean bunder. Pita katelu ana ing wangun pecahan saka sikloid. Saben uwong ngerti apa iku bunder, nanging ora ngerti kaya apa lan saka ngendi cycloid kasebut. Ayo kula ngelingake sampeyan yen cycloid minangka kurva sing digambar dening titik tetep ing sadawane bunder, muter ing sadawane garis lurus tanpa slip.
Coba bayangake yen kita sijine titik putih ing ban sepedha lan njaluk wong kanggo push mancal utawa numpak alon-alon ing garis lurus, nanging saiki kita bakal mirsani obahe titik. Path titik sing ditempelake ing bis bakal ngubengi cycloid. Sampeyan ora perlu nindakake eksperimen iki, amarga ing gambar kita wis bisa ndeleng cycloid plotted ing peta lan kabeh dalan sing dimaksudaké kanggo bal kanggo mbukak. Supaya adil ing titik wiwitan, kita bakal mbangun wiwitan tuas sing prasaja sing bakal miwiti kabeh telung bal kanthi rata. Kanthi narik tuas, bal kasebut kenek ing dalan bebarengan.
Biasane, intuisi kita ngandhani yen bal sing ngetutake dalan sing paling langsung, yaiku, bidang miring, bakal dadi sing paling cepet lan menang. Nanging fisika utawa urip ora gampang banget. Deleng dhewe kanthi ngrakit piranti eksperimen iki. Sapa sing nyambut gawe. Bahan. Plywood persegi panjang kanthi ukuran 600 x 400 milimeter utawa corkboard ukurane padha utawa kurang saka rong meter pipa plastik transparan kanthi diameter 10 milimeter, lembaran aluminium tebal 1 milimeter, diameter kawat 2 milimeter. , telung bal podho rupo sing kudu obah bebas nang tabung. Sampeyan bisa nggunakake bal baja bantalan sing rusak, tembakan timbal, utawa bal shotgun, gumantung saka diameter pipa sampeyan. Kita bakal nyumerepi piranti kita ing tembok lan kanggo iki kita butuh rong wadhah kanggo nyumerepi gambar. Sampeyan bisa tuku utawa nggawe gagang kawat nganggo tangan sampeyan dhewe saka kita.
alat kasebut. Saw, piso landhep, pistol lem panas, pengeboran, pemotong lembaran logam, tang, potlot, puncher, pengeboran, file kayu lan dremel sing nggawe proyek gampang banget. dhasar. Ing kertas, kita bakal nggambar telung rute perjalanan sing diprediksi kanthi skala 1: 1 miturut gambar ing surat kita. Sing pertama lurus. Segmen saka bunder kapindho. Rute katelu yaiku cycloids. Kita bisa ndeleng ing gambar. Gambar trek sing bener kudu digambar maneh ing papan dasar, supaya kita ngerti ing ngendi kanggo nempelake pipa sing bakal dadi trek bal.
Jalur bal. Tabung plastik kudu transparan, sampeyan bisa ndeleng carane bal kita pindhah. Tabung plastik murah lan gampang ditemokake ing toko. Kita bakal ngethok pipa sing dibutuhake, kira-kira 600 milimeter, banjur nyepetake sethithik, pas lan nyoba proyek sampeyan.
Dhukungan wiwitan trek. Ing blok kayu kanthi ukuran 80x140x15 milimeter, pengeboran telung bolongan kanthi diameter tabung. Bolongan menyang kang kita kelet trek pisanan, i.e. nggambarake evenness, kudu sawn lan shaped minangka ditampilake ing foto. Kasunyatane yaiku tabung ora mlengkung ing sudut sing tepat lan ndemek bentuk pesawat sabisa-bisa. Tabung kasebut uga dipotong ing sudut sing dibentuk. Pasang tabung sing cocog menyang kabeh bolongan ing blok kasebut.
mesin loading. Saka lembaran aluminium kanthi ketebalan 1 mm, kita ngethok rong persegi panjang kanthi ukuran, kaya sing ditampilake ing gambar kasebut. Ing kapisan lan kaloro, kita ngebor telung bolongan kanthi diameter 7 milimeter kanthi coaxially kanthi susunan sing padha karo bolongan sing dilatih ing bar kayu sing dadi wiwitan trek. Bolongan iki bakal dadi sarang wiwitan kanggo bal. Bor bolongan ing piring kapindho kanthi diameter 12 milimeter. Tempelake potongan-potongan persegi panjang cilik saka lembaran logam menyang pinggir nemen ing piring ngisor lan menyang piring ndhuwur kanthi bolongan sing luwih cilik. Ayo padha ngurus alignment saka unsur iki. Plat tengah 45 x 60 mm kudu pas ing antarane piring ndhuwur lan ngisor lan bisa geser kanggo nutupi lan mbukak bolongan. Plak cilik sing ditempelake ing piring ngisor lan ndhuwur bakal mbatesi gerakan lateral saka piring tengah supaya bisa pindhah ngiwa lan nengen kanthi gerakan tuas. Kita ngebor bolongan ing piring iki, katon ing gambar, ing ngendi tuas bakal diselehake.
lengen pengungkit. Kita bakal mbengkongake saka kabel kanthi diameter 2 milimeter. Kawat bisa gampang dipikolehi kanthi nglereni dawane 150 mm saka gantungan kawat. Biasane, kita entuk gantungan kasebut bebarengan karo sandhangan sing resik saka wisuh, lan dadi sumber kabel sing lurus lan kandel kanggo tujuan kita. Bend siji ujung kabel ing sudut tengen ing jarak 15 milimeter. Ujung liyane bisa diamanake kanthi nyelehake gagang kayu.
Dhukungan Lever. Iki digawe saka blok sing ukurane 30x30x35 milimeter. Ing tengah blok, kita ngebor bolongan wuta kanthi diameter 2 milimeter, ing endi ujung tuas bakal bisa digunakake. Pungkasan. Pungkasan, kita kudu nyekel bal. Saben uler dipungkasi nganggo genggeman. Padha dibutuhake supaya kita ora golek bal ing saindhenging kamar sawise saben tataran saka game. Kita bakal nggawe panangkepan saka potongan pipa 50 mm. Ing sisih siji, Cut tabung ing amba kanggo nggawe tembok maneh sing werni bakal kenek kanggo ngrampungake rute. Ing mburi liyane saka tabung, Cut slot menyang kang bakal sijine tutup tutup. Piring ora bakal ngidini werni tiba metu saka kontrol ngendi wae. Ing tangan liyane, sanalika kita narik metu piring, werni dhewe bakal tiba ing tangan kita.
Pasang piranti. Ing pojok tengen ndhuwur papan, ing wiwitan kabeh trek sing ditandhani, lem blok kayu sing dipasang ing tabung menyang pangkalan. Lem tabung nganggo lem panas menyang papan miturut garis sing digambar. Path cycloidal paling adoh saka permukaan slab didhukung ing dawa rata-rata kanthi bar kayu sing dhuwuré 35 mm.
Lem piring bolongan kanggo pemblokiran support trek ndhuwur supaya padha pas menyang bolongan ing pemblokiran kayu tanpa kesalahan. Kita masang pengungkit menyang bolongan ing piring tengah lan siji menyang casing mesin wiwitan. Kita nglebokake mburi tuas menyang kreta lan saiki kita bisa menehi tandha panggonan ing ngendi kreta kudu dipasang ing papan. Mekanisme kasebut kudu mlaku kanthi cara sing nalika tuas diuripake ngiwa, kabeh bolongan mbukak. Tandhani papan sing ditemokake kanthi potlot lan pungkasane lem dhukungan kanthi lem panas.
Fun. Kita nyumerepi trek balapan lan ing wektu sing padha piranti ilmiah ing tembok. Bola kanthi bobot lan diameter sing padha diselehake ing papan wiwitan. Nguripake pemicu ngiwa lan bal bakal miwiti obah ing wektu sing padha. Apa kita mikir yen bal paling cepet ing garis finish bakal dadi sing paling cendhak ing trek 500mm? Intuisi kita gagal. Ing kene ora kaya ngono. Dheweke nomer telu ing garis finish. Kaget, bener.
Bal sing paling cepet yaiku sing mlaku ing sadawane jalur sikloid, sanajan dalane 550 milimeter, lan liyane yaiku sing mlaku ing sadawane segmen bunder. Kepiye kedadeyan yen ing titik wiwitan kabeh bal duwe kecepatan sing padha? Kanggo kabeh bal, beda energi potensial sing padha diowahi dadi energi kinetik. Ilmu bakal menehi pitutur marang kita saka ngendi bedane wektu rampung.
Dheweke nerangake prilaku bal kasebut kanthi alasan dinamis. Bal tundhuk pasukan tartamtu, disebut pasukan reaksi, tumindak ing bal saka sisih trek. Komponen horisontal saka gaya reaksi, rata-rata, paling gedhe kanggo cycloid. Iki uga nyebabake percepatan horisontal rata-rata paling gedhe saka bal kasebut. Iki minangka kasunyatan ilmiah yen kabeh kurva sing nyambungake rong titik kringet gravitasi, wektu musim gugur cycloid paling cendhak. Sampeyan bisa ngrembug pitakonan sing menarik iki ing salah sawijining pelajaran fisika. Mbok menawa iki bakal nyisihake salah sawijining kaca sing nggegirisi.
