Η ανάρτηση απευθύνεται στους μαθητές που αύριο θα γίνουν μηχανικοί. Είμαι σίγουρος πως αν την ξαναδούν κάποτε, θα τους φανεί το λιγότερο …απλοϊκή. Όσο πολύπλοκη όμως μηχανή και να έχουμε, πάντα θα υπακούει στους Νόμους της Μηχανικής του Newton.
Η διάταξη του σχήματος έχει σκοπό να κινεί κατακόρυφα το δακτύλιο Δ, ο οποίος συνδέεται με βαλβίδα ρύθμισης της παροχής του ατμού στον κύλινδρο μιας ατμομηχανής. (Η βαλβίδα δεν έχει σχεδιαστεί για λόγους απλούστευσης του σχήματος, αλλά δείτε τα σχόλια στο τέλος…). Αποτελείται από την κεντρική κατακόρυφη ράβδο-άξονα ψ΄ψ, τις αβαρείς ράβδους Ρ1 Ρ2, Ρ3, Ρ4, τις αρθρώσεις Α1, Α2, Α3, Α4, Α5, την τροχαλία Σ, προσαρμοσμένη στον άξονα ψ΄ψ και τα δύο όμοια σφαιρίδια μάζας m = 0,8kg το καθένα. Ο δακτύλιος Δ μπορεί να γλιστράει χωρίς τριβές πάνω στον άξονα ψ΄ψ.
Αν θέσουμε την τροχαλία σε περιστροφή, το σύστημα άξονας-ράβδοι-δακτύλιος, μπορεί να περιστρέφεται μαζί της, εξαιτίας της άρθρωσης Α4, αλλά οι ράβδοι και ο δακτύλιος μπορούν να κινούνται και κατακόρυφα, με τον δακτύλιο Δ να γλιστράει πάνω στον κεντρικό άξονα ψ΄ψ.
i) Όταν αυξάνουμε τη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής της τροχαλίας, ο δακτύλιος Δ
α) ανέρχεται. β) κατέρχεται. γ) δεν αλλάζει θέση κατακόρυφα.
Δικαιολογείστε την απάντησή σας.
ii) Σχεδιάστε ένα σχήμα που να φαίνεται συγκριτικά η διάταξη πριν και μετά την αύξηση της γωνιακής ταχύτητας.
iii) Αν η τροχαλία έχει ακτίνα r = 10cm, η γραμμική ταχύτητα των σημείων της περιφέρειάς της έχει μέτρο υ = 0,5m/s και η ακτίνα περιστροφής κάθε σφαιριδίου είναι R = 0,4m, ποια είναι η γωνία θ;
Ανδρέα πολύ καλή.
Τα πράγματα απλοποιούνται στο γεγονός ότι οι ράβδοι είναι αβαρείς. Έτσι είναι ισοδύναμο με το να είναι δεμένο σε σχοινί, όπως το κωνικό εκρεμμές. Σε αυτή ΕΔΩ που έχω σχοινί καταλήγουμε στα ίδια.Βέβαια πιο ευκολα βγάζεις το συμπερασμα με την εφαπτομένη γιατί εγώ χρησιμοποιώ συνημίτονο.
Έχεις αποκτήσει ειδικότητα στις εφαρμογές.
Καλησπέρα Χρήστο. Σε ευχαριστώ για το σχόλιο και τον εμπλουτισμό με τη δική σου ανάρτηση, που είναι πολύ αναλυτική σε ένα πείραμα, που άνετα το κάνουν και σπίτι τους οι μαθητές, οπότε θα τους το προτείνω – όχι όμως στο σαλόνι…
Ευχαριστώ Γιάννη. Ή υποσυνείδητα ήθελα να γίνω μηχανικός, αλλά η Φυσική άσκησε μεγαλύτερη έλξη…
Είναι γοητευτικό πώς με λυκειακή φυσική μπορεί να κατανοήσει κάποιος τεχνικά θέματα. Όμορφη Ανδρέα.
Καλησπέρα Ανδρέα και συγχαρητήρια για την άσκηση που κάποτε εφαρμόζονταν σε μηχανές , τρένων, πλοίων, εργοστασίων κλπ.
Συνεχίζεις να θέτεις ασκήσεις που προκαλούν το ενδιαφέρον των μαθητών, γιατί βλέπουν ότι αυτά που μαθαίνουν είναι χρήσιμα !
Επίσης και τα δύο βίντεο πολύ ωραία!
Πριν 6-7 χρόνια έφερα στο σχολείο σε τμήμα της Β θετικού προσανατολισμού τον Γιάννη Λάτσιο, εξέχοντα πειραματιστή, που είχε φτιάξει με πολύ απλά μέσα μια μηχανή που κινούνταν με λίγο οινόπνευμα που ζέστανε ένα κυλινδρικό δοχείο με αέρα, που στο πάνω μέρος του ήταν κλεισμένο με μεμβράνη μπαλονιού. Με κατάλληλο μηχανισμό δίνονταν η ταλάντωση σε άξονα που στα άκρα το είχε Ρόδες και κινούνταν. Τα παιδιά είχαν “χαζέψει”!
Καλές οι ασκυ προκειμένου να πετύχουν το στόχο τους οι μαθητές, αλλά το πείραμα μένει ανεξίτηλο στη μνήμη τους,
Να είσαι καλά.
Καλημέρα συνάδελφοι. Σας ευχαριστώ. Αποστόλη όντως η λύση είναι σαφώς προσαρμοσμένη στη Β΄Λυκείου. Αν θέλουμε όμως γίνεται και Γ΄ τάξης άσκηση, βάζοντας ροπές, ροπή αδράνειας, στροφορμή και ενέργεια περιστροφής.
Πρόδρομε η τεχνολογία μπορεί ξεπέρασε τέτοιους ρυθμιστές. Μας έδωσε όμως τους αισθητήρες που και αυτοί σε κάποια φυσικά φαινόμενα στηρίζουν τη λειτουργία τους.
Για παράδειγμα στο στροφαλοφόρο, για τον έλεγχο της γωνιακής ταχύτητας, υπάρχει μαγνήτης, αλλάζει η ροή από πηνία ανάλογα με τη γωνιακή ταχύτητα και το επαγωγικό ρεύμα αναλύεται από τον ηλ. εγκέφαλο. Ή υπάρχει οδοντωτός τροχός που τα 360 δόντια του διακόπτουν-εμφανίζουν δέσμη λέιζερ ή λεντ, παράγεται ψηφιακό σήμα, που πάει στον εγκέφαλο…
Αυτή η μηχανή που περιγράφεις μου θυμίζει θερμική μηχανή Stirling
Καλημέρα Ανδρέα, καλημέρα σε όλους.
Πολύ εντυπωσιακή και πολύ όμορφη.
Εξαιρετική παρουσίαση, για μια ακόμη φορά.
Να είσαι καλά.
Καλησπέρα Χριστόφορε. Σε ευχαριστώ. Ο ρυθμιστής αυτός έχει πλέον μουσειακή αξία, αλλά κάποτε κανένα εργοστάσιο δε δούλευε χωρίς αυτόν. Να είσαι επίσης καλά!