Puzzle Vessels and The Knot

Piezas necesarias:
  • 2 modelos

  • 1 rodapié

  • 1 cuenta

  • 1 taza, baja funciona mejor

  • Pasador de 24 ", ¼"

  • Cuerda 12 ', cometa

  • 1 palillo de dientes

  • 5 tornillos de máquina, ¼ "x 1 ¼" de largo

  • Limpiadores de pipa

  • Cinta adhesiva

Herramientas adicionales:
  • Perforar

  • Plataforma de perforación

  • Broca 15/64

  • Pieza de madera de desecho 1x2 para taladrar agujeros en la taza

  • Abrazadera

Descripción del proyecto :

Esto puede parecer un juguete simple, pero la física es asombrosamente compleja. Considere que una vez que haya agregado su energía para enrollarlo, la única fuerza que lo impulsa es la gravedad de la tierra, que siempre tira hacia abajo. La mayoría de las veces la gravedad conduce a una aceleración hacia abajo, pero el movimiento de este dispositivo es tanto hacia abajo como rotacional y a una velocidad casi constante. Además, los voladores (tornillos) siempre se abren en cierto ángulo con la clavija central.

Puede realizar pequeños experimentos para ver qué diferencia hacen varios factores. Algunas posibilidades son hacer que los voladores sean más pesados (pegar dos tornillos más en cada uno), usar un palo central más grueso o envolver el palo con cinta o papel para hacerlo más grueso, usar una taza más grande o más pequeña, atar más o menos voladores, o alarga el poste. En cada experimento, debe tener dos dispositivos con solo un factor cambiado entre ellos. Por ejemplo, si desea ver el efecto del peso de los voladores, lo mejor es obtener dos configuraciones con las copas, palos y cuerdas exactamente iguales, luego cambie solo el peso en uno de ellos. Una vez que tenga dos dispositivos con una variable diferente, déjelos ir y mida el tiempo que tardan en bajar y observe cualquier otra diferencia: el ángulo en el que se mueven los tornillos, cuánto tardan en alcanzar la velocidad, qué pasa cuando están caídos, etc.

La fuerza que hace que algo gire se llama "torsión". Las cuerdas ejercen torsión en el palo central en este proyecto, pero el palo está sujeto, por lo que la copa termina girando. El par es el resultado de que las cuerdas tiran de la circunferencia del palo central. Si estuvieran conectados directamente al centro del palo, no habría movimiento.

El ángulo al que giran los voladores depende de la velocidad a la que giran, que a su vez depende del par de torsión de las cuerdas, que a su vez depende del peso de los voladores. La velocidad de rotación también depende del momento angular, que está determinado por el peso y la distancia del peso desde el centro. Entonces, cuanto más grandes sean los tornillos, más fuerte tirarán, pero cuanto más grandes sean los tornillos, más difícil será girarlos. Descubrimos que el peso hace muy poca diferencia en la rapidez con que giran los voladores.

El tamaño del eje central y la copa, por otro lado, marcan una gran diferencia. Si agranda el eje envolviéndolo con cinta o papel, o simplemente usando un cilindro más grande como una lata de película, el torque solo aumenta y los voladores giran hacia abajo mucho más rápidamente. Lo mismo sucede si usa una taza más pequeña.

Puede enrollar el juguete hasta la mitad, cortar una de las cuerdas y luego continuar enrollando hasta la parte superior. Cuando lo sueltas, funciona bien hasta la mitad del camino cuando el volador sale volando hacia su desaparición. A continuación, puede ver lo que les sucede a los demás. Puede que aún vivan.

Conceptos :

  1. Al enrollar las cuatro picaduras en la clavija, levantas los tornillos y les das energía. Esta energía se llama "energía potencial" o energía almacenada.

  2. La fuerza de la gravedad empuja los tornillos hacia el suelo y hace que la taza gire.

  3. Cuando los tornillos giran y caen, tienen energía de movimiento o "energía cinética".

  4. Aunque la gravedad solo tira hacia abajo, el juguete gira porque las cuerdas ejercen una fuerza sobre el palo central en su borde. Esto da un par de torsión que tira de la taza.

Preguntas :

  1. ¿Qué pasaría si solo tuviera 3 o 2 voladores?

  2. ¿Cómo podrías hacer que los voladores giraran más rápido?

  3. ¿Qué pasaría si tuvieras una copa más pequeña o un eje central más grande?

  4. ¿Qué pasaría con los otros voladores si una cuerda se rompiera a la mitad?

A Bit More Info:
Concepts:
Questions:

© 2020 by Victoria Matelli, Calvin Norwood, Jade Murray

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