Pilota lasterketa
Oraingoan fisikako ikasgelarako gailu sinple baina eraginkor bat egitea proposatzen dizuet. Pilota lasterketa izango da. Pistaren diseinuaren beste abantaila bat da horman zintzilikatzen dela leku handirik hartu gabe eta beti prest dagoela lasterketa esperientzia erakusteko. Hiru bola aldi berean hasten dira altuera berean dauden puntuetatik. Bereziki diseinatutako abiarazte-ibilgailu batek lagunduko digu horretan. Pilotak hiru bide ezberdinetatik ibiliko dira.
Gailuak horman zintzilik dagoen taula baten itxura du. Hiru hodi garden itsatsita daude taulan, bolak mugituko diren bideak. Lehenengo zerrenda laburrena da eta ohiko plano inklinatu baten forma du. Bigarrena zirkulu-segmentua da. Hirugarren banda zikloide baten zati baten formakoa da. Mundu guztiak daki zer den zirkulu bat, baina ez dakite nolakoa den eta nondik datorren zikloidea. Gogorarazten dizut zikloide bat puntu finko batek zirkulu batean zehar marrazten duen kurba dela, lerro zuzen batean irristatu gabe biribiltzen dela.
Pentsa dezagun bizikleta baten pneumatikoan puntu zuri bat jartzen dugula eta norbaiti bizikleta bultzatzeko edo oso poliki lerro zuzen batean ibiltzeko eskatzen diogula, baina momentuz puntuaren mugimendua behatuko dugu. Autobusari atxikitako puntuaren ibilbideak zikloidea inguratuko du. Ez duzu esperimentu hau egin behar, irudian jadanik mapan marraztuta dagoen zikloidea eta bolak korrika egiteko pentsatutako bide guztiak ikus ditzakegu. Abiapuntuan bidezkoa izateko, palanka abiarazle soil bat eraikiko dugu, hiru pilotak berdin abiatzen direla ziurtatuko duena. Palankari tiraka, pilotak errepidera jotzen dute aldi berean.
Normalean gure intuizioak esaten digu bide zuzenena jarraitzen duen pilota, hau da, plano inklinatua, azkarrena izango dela eta irabaziko duela. Baina ez fisika ez bizitza ez dira hain sinpleak. Ikus ezazu zeure burua gailu esperimental hau muntatuz. Nori lan egin. Materialak. 600 x 400 milimetroko kontratxapatu-zati angeluzuzena edo tamaina bereko edo bi metro baino gutxiagoko plastikozko hodi gardena 10 milimetroko diametroa, aluminiozko xafla 1 milimetroko lodiera, 2 milimetroko alanbrea. , hodien barruan aske mugitu behar diren hiru bola berdin. Hautsitako errodamenduen altzairuzko bolak, berunezko tiroak edo eskopeta bolak erabil ditzakezu, zure hodiaren barruko diametroaren arabera. Gure gailua horman zintzilikatuko dugu eta horretarako bi euskarri behar ditugu argazkiak zintzilikatzeko. Zure eskuekin alanbrezko heldulekuak erosi edo egin ditzakezu gurekin.
Tresnak. Zerra, labana zorrotza, kola beroko pistola, zulagailua, txapa ebakitzailea, aliketak, arkatza, zulagailua, zulagailua, egur-lima eta dremel lana oso erraz egiten du. Oinarria. Paperean, aurreikusitako hiru bidaia-ibilbideak 1:1 eskalan marraztuko ditugu gure gutuneko marrazkiaren arabera. Lehenengoa zuzena da. Bigarren zirkuluaren segmentua. Hirugarren ibilbidea zikloideak dira. Irudian ikus dezakegu. Oinarrizko taulan pisten marrazki zuzena marraztu behar da, gero bolen arrasto bihurtuko diren hodiak non itsatsi jakin dezagun.
Pilota bideak. Plastikozko hodiak gardenak izan behar dira, gure bolak haietan nola mugitzen diren ikus dezakezu. Plastikozko hodiak merkeak eta errazak dira dendan. Beharrezko hodien luzerak moztuko ditugu, gutxi gorabehera 600 milimetrokoak, eta gero pixka bat laburtuko ditugu, zure proiektua egokituz eta probatuz.
Pista hasteko laguntza. 80x140x15 milimetroko egurrezko bloke batean, zulatu hodien diametroa duten hiru zulo. Lehenengo pista itsasten dugun zuloa, alegia. berdintasuna irudikatuz, zerratu eta moldatu behar da argazkian agertzen den moduan. Kontua da hodia ez dela angelu zuzen batean makurtzen eta hegazkinaren forma ahalik eta gehien ukitzen duela. Hodia bera ere eratzen duen angeluan mozten da. Itsatsi hodi egokiak blokeko zulo horietan guztietan.
kargatzeko makina. 1 mm-ko lodiera duen aluminiozko xafla batetik, dimentsiodun bi laukizuzen mozten ditugu, marrazkian ikusten den moduan. Lehenengoan eta bigarrenean, 7 milimetroko diametroa duten hiru zulo egiten ditugu ardaztasunez, bideen hasiera osatzen duten zurezko barran zuloak egin ziren antolamendu berarekin. Zulo hauek pilotaren hasierako habiak izango dira. Zulatu zuloak 12 milimetroko diametroa duen bigarren plakan. Itsatsi txapa angeluzuzeneko pieza txikiak beheko plakaren muturreko ertzetan eta zulo txikiagoak dituzten goiko plakaren gainean. Zaindu dezagun elementu horien lerrokatzeaz. 45 x 60 mm-ko erdiko plaka goiko eta beheko plaken artean sartu behar da eta irristatu ahal izango du zuloak estaltzeko eta irekitzeko. Beheko eta goiko plaketan itsatsitako plaka txikiek erdiko plakaren alboko mugimendua mugatuko dute, palankaren mugimenduarekin ezkerrera eta eskuinera mugitu ahal izateko. Plaka honetan zulo bat egiten dugu, marrazkian ikusten dena, eta bertan palanka jarriko da.
palanka. 2 milimetroko diametroa duen alanbre batetik tolestuko dugu. Alanbrea erraz lor daiteke alanbre-eskegigailutik 150 mm-ko luzera moztuta. Normalean esekigailu bat lortzen dugu garbigailutik arropa garbiarekin batera, eta alanbre zuzen eta lodiaren iturri bikaina bihurtzen da gure helburuetarako. Tolestu hariaren mutur bat angelu zuzen batean 15 milimetroko distantziara. Beste muturra egurrezko heldulekua jarriz berma daiteke.
Palankaren euskarria. 30x30x35 milimetroko altuera duen bloke batez egina dago. Blokearen erdian, 2 milimetroko diametroa duen zulo itsu bat egiten dugu, eta bertan palankaren puntak funtzionatuko du. Amaiera. Azkenik, pilotak nolabait harrapatu behar ditugu. Beldar bakoitza helduleku batekin amaitzen da. Beharrezkoak dira jokoaren fase bakoitzaren ondoren gela osoan pilotarik bilatu ez dezagun. Harrapaketa 50 mm-ko tutu batetik egingo dugu. Alde batetik, hodia angelu batean moztu pilotak ibilbidea osatzeko horma luzeago bat sortzeko. Hodiaren beste muturrean, moztu zirrikitu bat eta bertan balbula plaka jarriko dugu. Plakak ez du baloia inon kontroletik erortzen utziko. Aldiz, txapa atera bezain laster, pilota bera gure eskuetara eroriko da.
Gailua muntatzea. Taularen goiko eskuineko izkinan, pista guztien hasieran markatutakoan, itsatsi gure egurrezko blokea eta bertan hodiak itsatsi genituen oinarrian. Itsatsi hodiak kola beroarekin oholean marraztutako lerroen arabera. Lauzaren gainazaletik urrunen dagoen bide zikloidala bere batez besteko luzeran 35 mm-ko altuerako egurrezko bloke batek eusten du.
Itsatsi zulo-plakak goiko pista euskarri-blokeari, egurrezko blokeko zuloetan akatsik gabe sartzeko. Palanka erdiko plakaren zuloan sartzen dugu eta bat abiarazteko makinaren karkasan. Palankaren muturra karroan sartzen dugu eta orain karroa taulari itsatsi behar den tokia markatu dezakegu. Mekanismoak horrela funtzionatu behar du, palanka ezkerrera biratzen denean zulo guztiak irekitzeko. Arkatz batekin aurkitutako tokia markatu eta azkenik euskarria kola beroarekin itsatsi.
fun. Lasterketa-pista eta aldi berean gailu zientifiko bat zintzilikatzen ditugu horman. Pisu eta diametro bereko pilotak euren hasierako lekuetan jartzen dira. Biratu gatilloa ezkerrera eta aldi berean pilotak mugitzen hasiko dira. Uste genuen helmugan baloirik azkarrena 500 mm-ko pista motzenean dagoena izango zela? Gure intuizioak huts egin zigun. Hemen ez da horrela. Hirugarren da helmugan. Harrigarria bada ere, egia da.
Bolarik azkarrena ibilbide zikloidal batean mugitzen dena da, bere ibilbidea 550 milimetrokoa bada ere, eta bestea zirkulu zati batean zehar mugitzen dena da. Nola gertatu zen hasierako puntuan bola guztiek abiadura berdina izatea? Bola guztientzat, energia potentzial-diferentzia bera energia zinetiko bihurtu zen. Zientziak esango digu nondik datorren amaiera-denboretan dagoen aldea.
Baloien jokaera hori arrazoi dinamikoen bidez azaltzen du. Bolak indar batzuen menpe daude, erreakzio-indarrak deitzen direnak, pisten alboetatik bolei eragiten dietela. Erreakzio-indarraren osagai horizontala da, batez beste, handiena zikloide baten kasuan. Baloi horren batez besteko azelerazio horizontal handiena ere eragiten du. Datu zientifikoa da izerdi grabitatorioaren bi puntu lotzen dituzten kurba guztien artean, zikloidearen erorketa-denbora laburrena dela. Galdera interesgarri hau fisikako ikasgaietako batean eztabaidatu dezakezu. Beharbada honek orrialde ikaragarrietako bat alde batera utziko du.
