球賽

這次我建議你為你的實體教室製作一個簡單但有效的設備。 這將是一場球賽。 賽道設計的另一個優點是，它掛在牆上，不佔用太多空間，隨時準備展示您的賽車體驗。 三個球同時從位於同一高度的點出發。 專門設計的啟動機將幫助我們實現這一點。 球將沿著三個不同的路徑運行。

該設備看起來像一塊掛在牆上的木板。 三個透明管粘在板上，球將沿著這些路徑移動。 第一個條帶最短，具有常規斜面的形狀。 二是圈段。 第三條帶是擺線的片段形式。 每個人都知道圓是什麼，卻不知道它長什麼樣，也不知道擺線是從哪裡來的。 提醒一下，擺線是定點沿圓畫出的曲線，沿直線滾動不打滑。

讓我們想像一下，我們在自行車輪胎上放了一個白點，並要求某人推自行車或沿著直線非常緩慢地騎行，同時我們觀察該點的運動。 連接到總線的點的路徑將圍繞擺線。 你不需要做這個實驗，因為在圖片中我們已經可以看到映射的擺線和球運行的所有軌跡。 為了公平起見，我們將建造一個簡單的槓桿啟動機，以確保所有三個球均勻啟動。 透過拉動控制桿，球將同時撞擊路面。

通常我們的直覺告訴我們，沿著最直路徑（即斜面）的球將是最快的並獲勝。 但物理學和生活都沒有那麼簡單。 透過建造這個實驗裝置來親眼看看。 哪一個應該起作用？ 材料。 一塊 600 x 400 毫米的矩形膠合板或類似尺寸的軟木板或小於兩米的直徑為 10 毫米的透明塑膠管、一塊 1 毫米厚的鋁板、一根直徑為 2 毫米的金屬絲。 ，三個相同的球必須在管內自由移動。 您可以使用破損軸承的鋼球、鉛彈或霰彈槍球，這取決於管道的內徑。 我們將把設備掛在牆上，為此我們需要兩個可以掛照片的支架。 您可以向我們購買或親自製作鋼絲手柄。

工具. 鋸子、鋒利的刀、熱膠槍、鑽頭、鈑金切割機、鉗子、鉛筆、打孔器、鑽頭、木銼和 dremel，這使得工作非常容易。 根據。 在紙上，我們將根據我們信中的圖紙，以1:1的比例繪製出預測的XNUMX條旅行路線。 第一個是直的。 第二圈的片段。 第三條路線是擺線。 我們可以在圖片中看到它。 軌道的正確繪製需要在基板上重新繪製，以便我們稍後知道將管道粘合到哪裡，這些管道將成為球的軌道。

滾珠軌道。 塑膠管應該是透明的，你可以看到我們的球在裡面如何移動。 塑膠管價格便宜且易於在商店購買。 我們將切割必要的管道部分，大約 600 毫米，然後稍微縮短，將它們安裝並適合您的專案。

軌道啟動支援。 在尺寸為 80x140x15 毫米的木塊中，鑽三個與管子直徑相同的孔。 我們將第一條軌道插入其中的孔，即描繪均勻度，必須按照照片所示進行鋸切和成型。 事實是管子不會彎曲成直角，並且盡可能接觸平面的形狀。 管子本身也按其形成的角度進行切割。 將相應的管子黏在塊上的所有這些孔中。

裝載機。 從 1 毫米厚的鋁板上切出兩個尺寸如圖所示的長方形。 在第一個和第二個中，我們在構成路徑起點的木塊上鑽孔的同一位置同軸鑽了三個直徑為 7 毫米的孔。 這些洞將成為球的起始巢。 在第二塊板上鑽孔，直徑為 12 毫米。 將小矩形金屬片貼到底板的外緣和帶有較小孔的頂板的外緣。 讓我們注意這些元素的對齊。 45 x 60 毫米的中心板必須安裝在頂板和底板之間，並且能夠滑動以關閉和打開孔。 黏在底板和頂板上的小板將限制中心板的橫向移動，使其可以隨著槓桿的移動而左右移動。 我們在這塊板上鑽了一個孔，如圖所示，槓桿將放置在其中。

槓桿。 我們將用直徑 2 毫米的金屬絲將其彎曲。 從鋼絲衣架上切割 150 毫米長度即可輕鬆獲得鋼絲。 通常我們會收到這樣一個衣架以及洗過的乾淨衣服，它成為我們用途的直而粗的金屬絲的絕佳來源。 將電線的一端以 15 毫米的距離彎曲成直角。 另一端可以透過在其上放置木柄來固定。

槓桿支撐。 它由一塊高 30x30x35 毫米的塊製成。 在塊的中心，我們鑽了一個直徑為 2 毫米的盲孔，槓桿的尖端將在其中工作。 結尾。 最後，我們必須以某種方式接住球。 每條軌道的末端都有一個夾具。 它們是必要的，這樣我們就不會在比賽的每個階段後在整個房間裡尋找球。 我們將用 50 毫米的管子製作握把。 在一側，以一定角度切割管子，以形成更長的牆壁，以便球擊球以完成路線。 在管的另一端，切一個槽，我們將在其中放置閥板。 該板將防止球在任何地方失去控制。 另一方面，一旦我們拉出盤子，球本身就會落入我們手中。

設備安裝。 在板的右上角，在所有路徑的指定起點處，將我們將管子黏在底座上的木塊黏起來。 根據畫線將管子熱黏到板上。 距板表面最遠的擺線軌道沿著其中間距由 35 毫米高的木塊支撐。

將孔板黏在頂部軌道支撐塊上，使它們整齊地裝入木塊上的孔中。 我們將槓桿插入中央板的孔中，並將一根槓桿插入發射器的外殼中。 我們將槓桿的末端插入托架中，現在您可以標記托架應黏在板上的位置。 該機構必須以這樣的方式運作：當槓桿向左轉時，所有孔都打開。 用鉛筆標記找到的位置，最後用熱膠黏合支架。

開玩笑。 我們同時在牆上掛了一條賽道和一台科學儀器。 相同重量和直徑的球被放置在它們的起始位置。 將扳機桿向左轉動，球將同時開始移動。 我們是否認為最快完成比賽的球就是經過最短 500 毫米軌道的球？ 我們的直覺讓我們失望了。 這裡的情況並非如此。 她在終點線上排名第三。 令人驚訝的是，這是真的。

最快的是沿著擺線路徑移動的球，儘管其路徑為 550 毫米，另一種是沿著圓的一段移動的球。 為什麼在起點時所有的球都具有相同的速度？ 對於所有的球，相同的位能差被轉換為動能。 科學將告訴我們完成時間的差異從何而來。

他透過動態原因解釋了球的這種行為。 球承受一定的力，稱為反作用力，從軌道側面作用在球上。 平均而言，擺線的反作用力的水平分量最大。 這也導致該球的最大平均水平加速度。 科學事實是，在所有連接引力汗任兩點的曲線中，擺線的下落時間最短。 您可以在物理課上討論這個有趣的問題。 也許這會拋開可怕的一頁。