Corsa di palle

Sta volta vi suggeriu di fà un dispositivu simplice ma efficace per l'aula di fisica. Sarà una corsa di ballò. Un altru vantaghju di u disignu di a pista hè chì hè appiccicatu à u muru senza piglià assai spaziu è hè sempre prontu à mostrà l'esperienza di corsa. Trè boli partenu simultaneamente da punti situati à a listessa altezza. Un veiculu di lanciamentu apposta ci aiuterà cun questu. I balli correranu per trè strade diverse.

U dispusitivu s'assumiglia à una tavola appesa à u muru. Trè tubi trasparenti sò pegati à u bordu, i camini longu chì i boli si movenu. A prima striscia hè a più corta è hà a forma di un pianu inclinatu convenzionale. U sicondu hè u segmentu di u circulu. A terza banda hè in forma di un fragmentu di un cicloide. Tuttu u mondu sapi ciò chì hè un circhiu, ma ùn sanu micca ciò chì pare è induve vene u cicloide. Permettemu di ricurdà chì un cicloide hè una curva tracciata da un puntu fissu longu un cercolu, rotulendu longu una linea recta senza slipping.

Imaginemu chì mettemu un puntu biancu nantu à u pneumaticu di una bicicletta è dumandemu à qualcunu di spinghje a bicicletta o cavalchemu assai lentamente in una linea dritta, ma per avà observeremu u muvimentu di u puntu. U percorsu di u puntu attaccatu à l'autobus circundanu u cicloide. Ùn avete micca bisognu di fà questu esperimentu, perchè in a figura pudemu digià vede u cicloide tracciatu nantu à a mappa è tutte e carrughji destinate à e boli per curriri. Per esse ghjustu nantu à u puntu di partenza, custruiremu un starter simplice di leva chì principiarà tutti e trè boli in modu uniforme. Tirendu a palanca, i boli chjappà a strada à u stessu tempu.

Di solitu a nostra intuizione ci dice chì a bola chì seguita a strada più diretta, vale à dì u pianu inclinatu, serà u più veloce è vince. Ma nè a fisica nè a vita hè cusì simplice. Vede per voi stessu assemblendu stu dispusitivu sperimentale. Quale à travaglià. Materiali. Un pezzu rettangulare di plywood chì misura 600 per 400 millimetri o corkboard di a listessa dimensione o menu di dui metri di tubu di plastica trasparente cù un diametru di 10 millimetri, foglia d'aluminiu 1 millimetru di spessore, filu di 2 millimetri di diametru. , trè bola idèntica chì deve muvianu liberamente in i tubi. Pudete aduprà sfere d'acciaio rotte bearing, piombo, o sfere di fucile, secondu u diamitru internu di a vostra pipa. Puderemu u nostru dispositivu nantu à u muru è per questu avemu bisognu di dui supporti nantu à quale appiccà i ritratti. Pudete cumprà o fà manichi di filu cù e vostre mani da noi.

arnesi. Sega, coltello affilato, pistola per colla a caldo, trapano, taglierina per lamiera, pinze, matita, perforatrice, trapano, lima per legna e dremel chì rende u travagliu assai faciule. Basa. Nantu à a carta, tracciaremu e trè rotte di viaghju previste nantu à una scala di 1: 1 secondu u disegnu in a nostra lettera. U primu hè drittu. Segmentu di u secondu circulu. A terza via hè i cicloidi. Pudemu vede in a stampa. U disegnu currettu di e piste deve esse redrawn in u bordu di basa, per chì dopu sapemu induve cola i pipi chì diventeranu e piste di e boli.

corsi di ballò. I tubi di plastica devenu esse trasparenti, pudete vede cumu si movenu i nostri boli in elli. I tubi di plastica sò economici è faciuli di truvà in a tenda. Tagliaremu e lunghezze necessarie di tubi, circa 600 millimetri, è poi accurtaremu un pocu, fitting è pruvà à u vostru prughjettu.

Supportu di partenza di traccia. In un bloccu di lignu chì misura 80x140x15 millimetri, perforate trè buchi cù un diametru di tubi. U pirtusu ind'è a prima traccia, i.e. raffigurante l'uniformità, deve esse segatu è furmatu cum'è mostra in a foto. U fattu hè chì u tubu ùn si curva in un angulu drittu è tocca a forma di u pianu quantu pussibule. U tubu stessu hè ancu tagliatu à l'angulu chì forma. Colla i tubi appropritati in tutti questi buchi in u bloccu.

macchina di carica. Da una foglia d'aluminiu 1 mm di spessore, avemu tagliatu dui rectanguli cù dimensioni, cum'è mostra in u disegnu. In u primu è u sicondu, avemu perforatu trè buchi cù un diametru di 7 millimetri coaxially cù a listessa dispusizione chì i buchi sò stati perforati in a barra di lignu chì custituisce l'iniziu di e piste. Questi buchi seranu i nidi di partenza per e boli. Perforà i buchi in a seconda piastra cù un diametru di 12 millimetri. Pega picculi pezzi rettangulari di sheet metal à l'estremi di u pianu di fondu è à elli di u top plate cù buchi più chjuchi. Facemu cura di l'alineazione di sti elementi. A piastra centrale di 45 x 60 mm deve esse inserita trà i platti superiore è di fondu è esse capace di scorri per copre è apre i buchi. Picculi plaques incollati à i platti di fondu è di cima limitanu u muvimentu laterale di u platu di u centru in modu chì si pò spustà a manca è a diritta cù u muvimentu di a palanca. Perforà un pirtusu in questa piastra, visibile in u disegnu, in quale a palanca serà posta.

palanca. L'avemu curvatu da un filu cù un diametru di 2 millimetri. U filu pò esse facilmente ottenutu tagliando una lunghezza di 150 mm da u ganciu di filu. Di solitu avemu un tali ganciu cù robba pulita da u lavatu, è diventa una excelente fonte di filu drittu è grossu per i nostri scopi. Curvate una estremità di u filu in un angulu drittu à una distanza di 15 millimetri. L'altru finale pò esse assicuratu mettendu un manicu di lignu nantu à questu.

Supportu di leva. Hè fattu di un bloccu chì misura 30x30x35 millimetri di altu. In u centru di u bloccu, perforamu un pirtusore cecu cù un diametru di 2 millimetri, in quale a punta di a palanca hà da travaglià. fine. Infine, ci vole à catturà i boli. Ogni caterpillar finisci cù una presa. Sò necessarii per chì ùn circhemu micca balli in tutta a stanza dopu ogni tappa di u ghjocu. Facemu a cattura da un pezzu di pipa di 50 mm. Da una parte, tagliate u tubu in un angulu per creà un muru più longu chì u ballò culpisce per compie a strada. À l'altra estremità di u tubu, tagliate un slot in u quale mettemu u platu di a valvula. A piastra ùn permettenu micca chì a bola falà fora di cuntrollu in ogni locu. Per d 'altra banda, quandu avemu tiratu fora u piattu, u ballu stessu cascarà in e nostre mani.

Muntà u dispusitivu. In l'angulu superiore dirittu di u tavulinu, à l'iniziu marcatu di tutte e piste, cola u nostru bloccu di lignu in quale avemu pegatu i tubi à a basa. Pega i tubi cù cola calda à u bordu secondu e linee disegnate. U percorsu cicloidale più alluntanatu da a superficia di a lastra hè sustinutu longu à a so durata media da una barra di lignu 35 mm altu.

Colla i piattelli di pirtusu à u bloccu di supportu di a pista superiore in modu chì si mettenu in i buchi in u bloccu di legnu senza errore. Insememu a palanca in u pirtusu di u platu cintrali è unu in a carcassa di a macchina di partenza. Insememu a fine di a palanca in u carru è avà pudemu marcà u locu induve u carru deve esse pegatu à u bordu. U mecanismu deve travaglià in modu chì quandu a palanca hè girata à manca, tutti i buchi aperti. Marca u locu trovu cù un lapis è infine cola u supportu cù cola calda.

Fun. Impingemu a pista di corsa è à u stessu tempu un dispusitivu scientificu nantu à u muru. Balli di u stessu pesu è diametru sò posti in i so posti di partenza. Gira u trigger à a manca è i boli cumincianu à muvimenti à u stessu tempu. Avemu pensatu chì a bola più veloce à a linea d'arrivu seria quella nantu à a pista più corta di 500 mm ? A nostra intuizione ci hà fallutu. Quì ùn hè micca cusì. Hè terza à a linea di finitura. Sorprendentemente, hè vera.

A bola più veloce hè quella chì si move nantu à una strada cicloidale, ancu s'è a so strada hè 550 millimetri, è l'altru hè quellu chì si move in un segmentu di un circhiu. Cumu hè accadutu chì à u puntu di partenza tutte e boli avianu a listessa vitezza ? Per tutti i boli, a stessa differenza di energia potenziale hè stata cunvertita in energia cinetica. A scienza ci dicerà da induve vene a diffarenza in i tempi di finitura.

Spiega stu cumpurtamentu di i boli per ragioni dinamichi. I boli sò sottumessi à certe forze, chjamate forze di reazione, chì agiscenu nantu à e boli da u latu di e piste. U cumpunente horizontale di a forza di reazione hè, in media, u più grande per un cicloide. Provoca ancu a più grande accelerazione horizontale media di quella bola. Hè un fattu scientificu chì di tutte e curve chì culliganu ogni dui punti di u sudore gravitazionale, u tempu di caduta di u cicloide hè u più cortu. Pudete discutiri sta quistione interessante in una di e lezioni di fisica. Forse questu metterà da parte una di e pagine terribili.