球赛

这次我建议你为物理课堂制作一个简单但有效的设备。 这将是一场球赛。 赛道设计的另一个优点是挂在墙上不占用太多空间，随时准备炫耀赛车体验。 三个球同时从位于相同高度的点开始。 专门设计的运载火箭将帮助我们解决这个问题。 球将沿着三个不同的路径运行。

该设备看起来像一块挂在墙上的木板。 三个透明管粘在板上，球将沿着这些路径移动。 第一个条带最短，具有常规斜面的形状。 二是圈段。 第三条带是摆线的片段形式。 每个人都知道圆是什么，却不知道它长什么样，也不知道摆线是从哪里来的。 提醒一下，摆线是定点沿圆画出的曲线，沿直线滚动不打滑。

假设我们在自行车的轮胎上放了一个白点，并要求某人推动自行车或非常缓慢地沿直线骑行，但现在我们将观察该点的运动。 连接到总线的点的路径将围绕摆线。 你不需要做这个实验，因为在图中我们已经可以看到在地图上绘制的摆线和所有的球道。 为了公平起见，我们将构建一个简单的杠杆启动器，可以均匀地启动所有三个球。 通过拉动杠杆，球同时击中道路。

通常我们的直觉告诉我们，沿着最直接路径的球，也就是斜面，将是最快的并且获胜。 但是物理学和生活都不是那么简单。 通过组装这个实验装置亲自看看。 谁来工作。 材料。 一块 600 x 400 毫米的矩形胶合板或相同尺寸的软木板或小于两米的透明塑料管，直径 10 毫米，铝板 1 毫米厚，​​电线直径 2 毫米。 ，三个相同的球，必须在管内自由移动。 您可以使用破碎的轴承钢球、铅弹或霰弹枪球，具体取决于管道的内径。 我们将把我们的设备挂在墙上，为此我们需要两个用来挂图片的支架。 您可以从我们这里购买或亲手制作钢丝把手。

工具. 锯子、锋利的刀、热胶枪、钻头、钣金切割机、钳子、铅笔、打孔器、钻头、木锉和 dremel，这使得工作非常容易。 根据。 在纸上，我们将根据我们信中的图纸，以1:1的比例绘制出预测的XNUMX条旅行路线。 第一个是直的。 第二圈的片段。 第三条路线是摆线。 我们可以在图片中看到它。 轨道的正确绘制需要在基板上重新绘制，以便我们稍后知道将管道粘合到哪里，这些管道将成为球的轨道。

球道. 塑料管应该是透明的，你可以看到我们的球是如何在其中移动的。 塑料管很便宜，在商店里很容易找到。 我们将切割所需长度的管道，大约 600 毫米，然后稍微缩短它们，安装并尝试您的项目。

跟踪开始支持. 在一个 80x140x15 毫米的木块上，钻三个直径为管子的孔。 我们插入第一条轨道的孔，即描绘均匀度，必须按照照片所示进行锯切和成形。 事实是，管子不会弯曲成直角，而是尽可能地接触平面的形状。 管子本身也以它形成的角度切割。 将适当的管子粘到块中的所有这些孔中。

装载机. 从 1 毫米厚的铝板上，我们切出两个具有尺寸的矩形，如图所示。 在第一个和第二个中，我们以与在构成轨道开始的木条上钻孔相同的排列方式在同轴上钻三个直径为 7 毫米的孔。 这些洞将成为球的起始巢穴。 在第二块板上钻孔，直径为 12 毫米。 将小矩形钣金件粘在底板的末端边缘和带有较小孔的顶板的末端边缘。 让我们处理这些元素的对齐。 45 x 60 mm 中心板必须安装在顶板和底板之间，并且能够滑动以覆盖和打开孔。 粘在底板和顶板上的小板会限制中心板的横向移动，以便它可以随着杠杆的移动而左右移动。 我们在这个板上钻了一个孔，在图中可以看到，杠杆将被放入其中。

杠杆. 我们将用直径为 2 毫米的电线弯曲它。 从电线吊架上剪下 150 mm 的长度即可轻松获得电线。 通常我们会得到这样一个衣架和洗过的干净衣服，它成为我们目的的直而粗线的极好来源。 在 15 毫米的距离处将电线的一端弯曲成直角。 另一端可以通过在其上放一个木柄来固定。

杠杆支撑. 它由一个 30x30x35 毫米高的块制成。 在块的中心，我们钻了一个直径为 2 毫米的盲孔，杠杆的尖端将在其中工作。 结尾。 最后，我们必须以某种方式接住球。 每条毛毛虫都以握把结束。 它们是必需的，这样我们就不会在比赛的每个阶段之后在房间里到处寻找球。 我们将从 50 毫米的管子中进行捕获。 在一侧，以一定角度切割管子以形成更长的壁，球将击中以完成路线。 在管子的另一端，切一个槽，我们将在其中放置阀板。 板不会让球在任何地方失控。 另一方面，一旦我们将盘子拉出，球本身就会落入我们的手中。

安装设备. 在电路板的右上角，在所有轨道的标记开始处，粘上我们的木块，我们将管子粘在底座上。 根据绘制的线条用热胶将管子粘在板上。 距离板表面最远的摆线路径由 35 毫米高的木条沿其平均长度支撑。

将孔板粘到上轨道支撑块上，使其无误地装入木块的孔中。 我们将杠杆插入中央板的孔中，并将一个插入启动机的外壳中。 我们将杠杆的末端插入托架，现在我们可以标记托架应该粘在板上的位置。 该机构必须以这样一种方式工作，即当杠杆向左转动时，所有孔都打开。 用铅笔标记找到的地方，最后用热胶粘住支撑。

Забава. 我们将赛道和科学设备挂在墙上。 相同重量和直径的球被放置在它们的起始位置。 向左转动扳机，球将同时开始移动。 我们是否认为终点线上最快的球会是最短 500 毫米轨道上的球？ 我们的直觉让我们失望了。 这里不是这样。 她在终点线上排名第三。 令人惊讶的是，这是真的。

最快的球是沿摆线路径运动的球，尽管它的路径是 550 毫米，另一个是沿圆弧段运动的球。 为什么在起点所有球的速度都一样？ 对于所有球，相同的势能差被转换为动能。 科学会告诉我们完成时间的差异来自哪里。

他通过动态原因解释了球的这种行为。 滚珠受到一定的力，称为反作用力，从轨道侧面作用在滚珠上。 平均而言，反作用力的水平分量对于摆线来说是最大的。 它还导致该球的最大平均水平加速度。 科学事实是，在连接重力汗液任意两点的所有曲线中，摆线的下落时间最短。 你可以在其中一堂物理课上讨论这个有趣的问题。 也许这会留下一个可怕的页面。