Ball Racing
Dës Kéier proposéiere ech Iech en einfachen awer effektiven Apparat fir d'Physik Klassesall ze maachen. Et wäert eng Ball Course ginn. En anere Virdeel vum Streckdesign ass datt et un der Mauer hänkt ouni vill Plaz opzehuelen an ëmmer prett ass fir d'Rennerfahrung ze weisen. Dräi Bäll fänken gläichzäiteg aus Punkten op der selwechter Héicht. E speziell konzipéierten Startfahrt hëlleft eis domat. D'Bäll lafe laanscht dräi verschidde Weeër.
Den Apparat gesäit aus wéi e Briet op der Mauer hänkt. Dräi transparent Réier sinn op de Brett gekollt, d'Weeër, laanscht déi d'Bäll bewegen. Déi éischt Sträif ass déi kürzest an huet d'Form vun engem konventionellen Neigungsplang. Déi zweet ass de Kreessegment. Déi drëtt Band ass a Form vun engem Fragment vun engem Cycloid. Jidderee weess wat e Krees ass, awer e weess net wéi et ausgesäit a wou de Cycloid hierkënnt. Loosst mech Iech drun erënneren datt e Cycloid eng Kéirung ass, déi vun engem fixe Punkt laanscht e Krees gezeechent ass, laanscht eng riicht Linn rullt ouni ze rutschen.
Loosst eis virstellen, datt mir e wäisse Punkt op de Pneu vun engem Vëlo setzen an iergendeen froen de Vëlo ze drécken oder ganz lues an enger riichter Linn ze fueren, awer fir de Moment wäerte mir d'Bewegung vum Punkt observéieren. De Wee vum Punkt un de Bus verbonnen wäert de Cycloid ëmginn. Dir braucht dëst Experiment net ze maachen, well an der Figur gesi mir schonn de Cycloid op der Kaart geplot an all d'Strecken, déi geduecht sinn fir d'Bäll ze lafen. Fir e fairen op de Startpunkt ze sinn, bauen mir en einfachen Hiewelstarter deen all dräi Bäll gläichméisseg ufänkt. Andeems Dir den Hiewel zitt, schloen d'Bäll gläichzäiteg op d'Strooss.
Normalerweis seet eis Intuitioun eis datt de Ball deen am meeschten direkten Wee follegt, dat heescht de Schréiegt Fliger, de schnellsten ass a gewënnt. Awer weder Physik nach Liewen ass sou einfach. Kuckt Iech selwer andeems Dir dësen experimentellen Apparat montéiert. Wien ze schaffen. Materialien. E véiereckege Stéck Sperrholz vu 600 op 400 Millimeter oder Corkboard vun der selwechter Gréisst oder manner wéi zwee Meter transparent Plastiksleit mat engem Duerchmiesser vun 10 Millimeter, Aluminiumplack 1 Millimeter déck, Drot 2 Millimeter Duerchmiesser. , dräi identesch Bäll déi fräi an de Réier musse beweegen. Dir kënnt gebrach Lager Stahlbäll, Bläischoss oder Gewierbäll benotzen, jee no dem bannenzegen Duerchmiesser vun Ärem Päif. Mir hänken eisen Apparat un d'Mauer an dofir brauche mir zwee Halter, op déi Biller hänken. Dir kënnt Drot Handle mat Ären eegenen Hänn vun eis kafen oder maachen.
Tools. Saw, schaarf Messer, waarm Pechpistoul, Buer, Blechschneider, Zang, Bläistëft, Puncher, Bohr, Holzdatei an Dremel wat d'Aarbecht ganz einfach mécht. Base. Op Pabeier wäerte mir déi virausgesot dräi Reesrouten op enger Skala vun 1: 1 no der Zeechnung an eisem Bréif zéien. Déi éischt ass direkt. Segment vum zweete Krees. Déi drëtt Streck ass Cycloiden. Mir kënnen et am Bild gesinn. Déi richteg Zeechnung vun de Bunnen muss op der Basisplack nei gezeechent ginn, sou datt mir spéider wësse wou d'Päifen gekollt ginn, déi d'Bunnen vun de Bäll ginn.
Ball Bunnen. Plastiksréier sollen transparent sinn, Dir kënnt gesinn wéi eis Bäll an hinnen bewegen. Plastiksréier si bëlleg an einfach am Geschäft ze fannen. Mir schneiden déi erfuerderlech Längt vu Päifen, ongeféier 600 Millimeter, a verkierzen se dann e bëssen, passend a probéieren Äre Projet.
Streck Start Ënnerstëtzung. An engem Holzblock, deen 80x140x15 Millimeter moosst, dréit dräi Lächer mat engem Duerchmiesser vu Réier. D'Lach an deem mir déi éischt Streck stieche, d.h. d'Evenheet duerstellt, muss gesäiert a geformt ginn wéi op der Foto gewisen. D'Tatsaach ass datt d'Röhre net an engem richtege Wénkel béien an d'Form vum Fliger sou vill wéi méiglech beréiert. D'Röhre selwer gëtt och am Wénkel geschnidden, deen et formt. Kleeblatt déi entspriechend Réier an all dës Lächer am Block.
Luede Maschinn. Vun engem Aluminiumplack 1 mm déck, hu mir zwee Rechtecker mat Dimensiounen ausgeschnidden, wéi an der Zeechnung. An der éischter an zweeter dréie mir dräi Lächer mat engem Duerchmiesser vu 7 Millimeter koaxial mat der selwechter Arrangement wéi d'Lächer an der hëlze Bar gebohrt sinn, déi den Ufank vun de Bunnen ausmécht. Dës Lächer wäerten d'Startnascht fir d'Bäll sinn. Drill Lächer an der zweeter Plack mat engem Duerchmiesser vun 12 Millimeter. Kleeblatt kleng rechteckeg Blechstécker op déi extrem Kante vun der ënneschter Plack an un hinnen vun der Uewerplack mat méi klenge Lächer. Loosst eis ëm d'Ausrichtung vun dësen Elementer këmmeren. D'45 x 60 mm Zentrumplack muss tëscht den ieweschte an ënnen Placke passen a kënnen rutschen fir d'Lächer ze decken an opzemaachen. Kleng Plaques, déi op den ënneschten an d'Topplaten gepecht sinn, beschränken d'lateral Bewegung vun der Mëttelplack, sou datt et mat der Bewegung vum Hiewel lénks a riets beweege kann. Mir dréien e Lach an dëser Plack, sichtbar an der Zeechnung, an deem den Hiewel gesat gëtt.
Hebelarm. Mir béien et aus engem Drot mat engem Duerchmiesser vun 2 Millimeter. Drot kann einfach kritt ginn andeems Dir eng Längt vun 150 mm aus dem Drothanger schneiden. Normalerweis kréie mir sou en Hanger zesumme mat propperem Kleeder aus der Wäsch, an et gëtt eng exzellent Quell vu riichter an décke Drot fir eis Zwecker. Biede een Enn vum Drot an engem richtege Wénkel op enger Distanz vu 15 Millimeter. Deen aneren Enn kann geséchert ginn andeems een en hëlze Grëff drop setzt.
Hiewel Ënnerstëtzung. Et besteet aus engem Block mat enger Héicht vun 30x30x35 Millimeter. Am Zentrum vum Block baue mir e blann Lach mat engem Duerchmiesser vun 2 Millimeter, an deem den Tipp vum Hiewel funktionnéiert. Enn. Endlech musse mir iergendwéi d'Bäll fänken. All Raupen endet mat engem Grip. Si si gebraucht fir datt mir no all Etapp vum Spill net no Bäll am ganze Raum sichen. Mir maachen d'Fange vun engem 50 mm Stéck Päif. Op enger Säit schneiden d'Röhre an engem Wénkel fir eng méi laang Mauer ze kreéieren déi de Ball schloen fir de Wee ze kompletéieren. Um aneren Enn vum Röhre schneide mir e Schlitz, an deem mir d'Ventilplack setzen. D'Plack erlaabt de Ball net iwwerall aus Kontroll ze falen. Op der anerer Säit, soubal mir d'Plack erauszéien, fällt de Ball selwer an eis Hänn.
Installatioun vum Apparat. An der ieweschter rechter Ecke vum Brett, am markéierten Ufank vun all Bunnen, kleet eisen Holzblock, an deem mir d'Réier op d'Basis gekollt hunn. Kleeblatt d'Réier mat waarme Klebstoff op d'Brett no de gezeechente Linnen. De cycloidesche Wee am wäitste vun der Uewerfläch vum Plack gëtt iwwer seng duerchschnëttlech Längt vun enger hëlze Bar 35 mm héich ënnerstëtzt.
Kleeblatt d'Lachplacke op den ieweschte Streckstützblock, sou datt se ouni Feeler an d'Lächer am Holzblock passen. Mir setzen den Hiewel an d'Lach vun der Zentralplack an een an d'Haus vun der Startmaschinn. Mir setzen d'Enn vum Hiewel an d'Wagon an elo kënne mir d'Plaz markéieren, wou d'Wagon op de Brett gekollt soll ginn. De Mechanismus muss esou funktionnéieren datt wann den Hiewel no lénks gedréint gëtt, all Lächer opmaachen. Markéiert déi fonnt Plaz mat engem Bleistift a schliesslech d'Ënnerstëtzung mat waarme Klebstoff.
Fun. Mir hänken d'Course an gläichzäiteg e wëssenschaftlechen Apparat un der Mauer. Bäll vum selwechte Gewiicht an Duerchmiesser ginn op hir Startplazen plazéiert. Dréit den Ausléiser no lénks an d'Bäll fänken gläichzäiteg un. Hu mir geduecht datt de séierste Ball op der Arrivée deen op der kierzter 500mm Streck wier? Eis Intuition huet eis gescheitert. Hei ass et net esou. Si ass drëtt op der Arrivée. Iwwerraschend ass et richteg.
De schnellste Ball ass deen, dee sech laanscht e cycloidal Wee beweegt, obwuel säi Wee 550 Millimeter ass, an deen aneren ass deen, deen sech laanscht e Segment vun engem Krees beweegt. Wéi ass et geschitt, datt um Startpunkt all d'Bäll déi selwecht Vitesse haten? Fir all Bäll gouf dee selwechte potenziellen Energiedifferenz a kinetesch Energie ëmgewandelt. D'Wëssenschaft wäert eis soen wou den Ënnerscheed an de Schlusszäiten hierkënnt.
Hien erkläert dëst Verhalen vun de Bäll aus dynamesche Grënn. D'Bäll ënnerleien bestëmmte Kräften, genannt Reaktioun Kräften, Akt op de Bäll vun der Säit vun de Bunnen. Den horizontalen Bestanddeel vun der Reaktiounskraaft ass am Duerchschnëtt de gréisste fir e Cycloid. Et verursaacht och déi gréisst duerchschnëttlech horizontal Beschleunegung vun deem Ball. Et ass e wëssenschaftleche Fakt datt vun all de Kéiren, déi all zwee Punkte vum Gravitatiounsschweess verbannen, ass d'Hierschtzäit vum Cycloid déi kuerzst. Dir kënnt dës interessant Fro an enger vun de Physikstonnen diskutéieren. Vläicht wäert dëst eng vun de schreckleche Säiten ofsetzen.
