ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ. Εργαστήριο ΟΧΗΜΑΤΑ ΔΙΑΣΩΣΗΣ. Κατασκευές 1 έως 35 ΠΡΟΣΟΧΗ!

Transcript

1 Εργαστήριο ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΟΧΗΜΑΤΑ ΔΙΑΣΩΣΗΣ Κατασκευές 1 έως Στοιβάζοντας δύο δοκάρια - Στοιβάζοντας δοκάρια με δύο πασσάλους - Ένωση δοκαριών 4 - Στοιβάζοντας τρία δοκάρια 5 - Στοιβάζοντας δοκάρια κάθετα 6 - Στοιβάζοντας δοκάρι με γωνία 7 - Κατασκευή τετραγώνου με δοκάρια 8 - Στοιβάζοντας τέσσερα δοκάρια 9 - Κατασκευή ενός παραλληλεπιπέδου 10 - Κατασκευή γέφυρας 11 - Γρανάζια σε ράβδο 1 - Κατασκευή μοχλού 1ου είδους: τανάλια 1 - Κατασκευή μοχλού ου είδους: καρυοθραύστης 14 - Κατασκευή μοχλού ου είδους: καροτσάκι 15 Κατασκευή υπομοχλίου και φορτίου 16 Συναρμολόγησε και δοκίμασε ένα μοχλό με μηχανικό πλεονέκτημα 17 - Συναρμολόγησε και δοκίμασε ένα μοχλό μηχανικά ουδέτερο 18 Συναρμολόγησε και δοκίμασε ένα μοχλό με μηχανικό μειονέκτημα 19 Συναρμολόγησε μία ζυγαριά 0 Κατασκευή τραμπάλας 1 Συναρμολόγησε τη δοκιμαστική βάση για αντίστροφη περιστροφή Κατασκευή και δοκιμή περιστροφής προς τα εμπρός Συναρμολόγησε και παρατήρησε την παλινδρομική κίνηση 4 Συναρμολόγησε ένα κιβώτιο ταχυτήτων 5 Κατασκευή ενός κιβωτίου ταχυτήτων ταυτόχρονης κίνησης 6 Ο ατέρμων κοχλίας για ανύψωση 7 Ο ατέρμων κοχλίας ως μειωτήρας στροφών 8 Ο αρθρωτός σύνδεσμος 9 Χρήση μηχανισμού γωνιακής μετάδοσης για αντίθετη περιστροφή 0 Χρήση μηχανισμού γωνιακής μετάδοσης για περιστροφή προς την ίδια κατεύθυνση 1 Συναρμολόγηση ενός κιβωτίου ταχυτήτων με ένα κουτί διαφορικού Στο γυμναστήριο με μία μπάρα Ένα αρχαίο πολεμικό όπλο: ο πολιορκητικός κριός 4 Κατασκευή καταπέλτη 5 Η μηχανική του ουραίου στροφείου του ελικοπτέρου ΠΡΟΣΟΧΗ! Δεν είναι κατάλληλο για παιδιά κάτω των 8 ετών. Περιλαμβάνονται οδηγίες για τους γονείς και πρέπει να ακολουθούνται προσεκτικά. Διαβάστε και κρατήστε για μελλοντική αναφορά. Κατασκευαστής: Clementoni S.p.A. Zona Industriale Fontenoce s.n.c Recanati (MC) Italy Tel Διανέμεται στην Ελλάδα από την AS COMPANY S.A., ο χλμ Παλαιάς Συμμαχικής Οδού, 5701, Θεσσαλονίκη, Ελλάδα Εισαγωγέας Κύπρου: AS COMPANY CYPRUS LTD Εσπερίδων 1, 4ος όρ., ΤΚ 1087, Λευκωσία, Κύπρος Item no:

2 1 Στοιβάζοντας δύο δοκάρια Συναρμολογημένα δοκάρια Στοιβάζοντας δοκάρια με δύο πασσάλους Οι δύο πάσσαλοι κάνουν την κατασκευή πολύ γερή! Συναρμολογημένα δοκάρια Ένωση δοκαριών X Συναρμολογημένα δοκάρια

3 4 Στοιβάζοντας τρία δοκάρια X Συναρμολογημένα δοκάρια 5 Στοιβάζοντας δοκάρια κάθετα Συναρμολογημένα δοκάρια 6 Στοιβάζοντας δοκάρι με γωνία Συναρμολογημένα δοκάρια

4 7 Κατασκευή τετραγώνου με δοκάρια Συναρμολογημένο μοντέλο 8 Στοιβάζοντας τέσσερα δοκάρια Συναρμολογημένο μοντέλο 1:1 4

5 9 Κατασκευή ενός παραλληλεπιπέδου 1 X X8 Ημισυναρμολογημένο μοντέλο X8 Συναρμολογημένο μοντέλο 5

6 10 Κατασκευή γέφυρας Συναρμολογημένο μοντέλο 11 Γρανάζια σε ράβδο :1 6 4 Συναρμολογημένο μοντέλο Μπορείς να το δοκιμάσεις σαν μία σβούρα!

7 ΑΠΛΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Από τα αρχαία χρόνια οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν πολλούς από τους μηχανισμούς που φαίνονται παρακάτω για να αυξήσουν τη δύναμή τους και για να έχουν τη δυνατότητα να επιτύχουν πράγματα που δε θα μπορούσαν να πραγματοποιήσουν μόνο με τη σωματική τους δύναμη. Καροτσάκι Τανάλια Καρυοθραύστης Τραμπάλα Ζυγαριά Τροχαλία Μια απλή μηχανή είναι μία μηχανική συσκευή που χρησιμοποιείται για την εξισορρόπηση και υπερνίκηση της ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ (βάρος, δύναμη αντίστασης = Α) μέσω της ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑΣ (ανθρώπινη δύναμη = Π). ΜΟΧΛΟΙ Ο μοχλός είναι μια απλή μηχανή και αποτελείται από μία άκαμπτη ράβδο, η οποία μπορεί να περιστραφεί γύρω από ένα σταθερό σημείο που ονομάζεται υπομόχλιο. ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΥΠΟΜΟΧΛΙΟ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ Τα ζεύγη μοχλών ακολουθούν επίσης αυτή τη θεμελιώδη αρχή. Οι μοχλοί ταξινομούνται ανάλογα με τη σχετική θέση της ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑΣ, της ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ και του ΥΠΟΜΟΧΛΙΟΥ. 7

8 1 Κατασκευή μοχλού 1 ου είδους: τανάλια 1 1:1 X8 8

9 1:1 1 1:1 1 1 ΤΟ ΥΠΟΜΟΧΛΙΟ βρίσκεται μεταξύ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ και ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑΣ. Συναρμολογημένο μοντέλο 9

10 1 Κατασκευή μοχλού ου είδους: καρυοθραύστης 1:1 Η ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ βρίσκεται μεταξύ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑΣ και ΥΠΟΜΟΧΛΙΟΥ Συναρμολογημένο μοντέλο 10

11 14 Κατασκευή μοχλού ου είδους: καροτσάκι 1 11

12 1:1 Η ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ βρίσκεται μεταξύ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ και ΥΠΟΜΟΧΛΙΟΥ Συναρμολογημένο μοντέλο X 1

13 Επιστημονική ανάλυση: Μηχανικό Πλεονέκτημα μοχλών Ο μοχλός είναι μία απλή μηχανή κατασκευασμένη από τον άνθρωπο, για να τον βοηθά στην εκτέλεση εργασιών με μεγαλύτερη ευκολία και λιγότερο κόπο. Υπάρχουν δύο δυνάμεις που ασκούνται στη ράβδο: η ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ και η ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ. Το ΜΗΧΑΝΙΚΟ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑ υπολογίζεται με βάση το μήκος των μοχλοβραχιόνων ανάμεσα στην ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ και την ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ. Το μήκος των μοχλοβραχιόνων αντιστοιχεί στην απόσταση του υπομοχλίου από το σημείο που εφαρμόζεται η δύναμη. μα μπ Α Π ΥΠΟΜΟΧΛΙΟ Συμβολισμοί: μπ μα Π Α = μοχλοβραχίονας ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑΣ = μοχλοβραχίονας ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ = ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ = ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΥΝΘΗΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ= χ = χ ΜΗΧΑΝΙΚΟ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑ ΜΠ = Α μα Α μπ Π χ Π ΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΙ ΔΟΚΙΜΗ ΜΟΧΛΩΝ 15 Κατασκευή υπομοχλίου και φορτίου 1 X X7 1

14 ΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΡΤΙΟΥ Συναρμολογημένο φορτίο 14 Στις δραστηριότητες προσπάθησε να μετακινήσεις το υπομόχλιο και μετά πίεσε προς τα κάτω το μοχλοβραχίονα ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑΣ με το χέρι σου για να αντιληφθείς τη διαφορά των μοχλών.

15 16 Συναρμολόγησε και δοκίμασε ένα μοχλό με μηχανικό πλεονέκτημα Βρες την ισορροπία αυτής της μηχανικής συσκευής: τοποθέτησε το φορτίο (ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ) στη μία πλευρά του μοχλού και πίεσε με το χέρι ελαφρά προς τα κάτω (ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ) από την άλλη πλευρά. Παρατήρησε τη θέση του υπομοχλίου! Ο μοχλοβραχίονας της ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑΣ είναι μακρύτερος. Η ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ είναι μικρότερη από την ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ. ΔΟΚΙΜΑΣΕ ΤΟ! ΥΠΟΜΟΧΛΙΟ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ Σημείωση: πέρασε ένα δαχτυλίδι στη ράβδο στο υπομόχλιο για να ασφαλίσεις το μοχλό, όπως φαίνεται στην εικόνα. Συναρμολογημένο μοντέλο 15

16 17 Συναρμολόγησε και δοκίμασε ένα μοχλό μηχανικά ουδέτερο Βρες την ισορροπία αυτής της μηχανικής συσκευής: τοποθέτησε το φορτίο (ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ) στη μία πλευρά του μοχλού και πίεσε με το χέρι ελαφρά προς τα κάτω (ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ) από την άλλη πλευρά. Παρατήρησε τη θέση του υπομοχλίου! Οι μοχλοβραχίονες είναι ίδιοι. Η ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ είναι ίση με την ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ. ΔΟΚΙΜΑΣΕ ΤΟ! ΥΠΟΜΟΧΛΙΟ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ Σημείωση: πέρασε ένα δαχτυλίδι στη ράβδο στο υπομόχλιο για να ασφαλίσεις το μοχλό, όπως φαίνεται στην εικόνα. Συναρμολογημένο μοντέλο 16

17 18 Συναρμολόγησε και δοκίμασε ένα μοχλό με μηχανικό μειονέκτημα Βρες την ισορροπία αυτής της μηχανικής συσκευής: τοποθέτησε το φορτίο (ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ) στη μία πλευρά του μοχλού και πίεσε με το χέρι ελαφρά προς τα κάτω (ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ) από την άλλη πλευρά. Παρατήρησε τη θέση του υπομοχλίου! Ο μοχλοβραχίονας της ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ είναι μακρύτερος. Η ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ είναι μεγαλύτερη από την ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ. ΔΟΚΙΜΑΣΕ ΤΟ! ΥΠΟΜΟΧΛΙΟ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ Σημείωση: πέρασε ένα δαχτυλίδι στη ράβδο στο υπομόχλιο για να ασφαλίσεις το μοχλό, όπως φαίνεται στην εικόνα. Συναρμολογημένο μοντέλο 17

18 19 Συναρμολόγησε μία ζυγαριά X6 X X Η ζυγαριά είναι μοχλός 1 ου είδους Συναρμολογημένο μοντέλο 1:1 ΔΟΚΙΜΑΣΕ ΤΟ! 18

19 0 Κατασκευή τραμπάλας 1 1:1 X6 1:1 19

20 Τον τρίτο αιώνα π.χ., ο Αρχιμήδης ήταν ένας μεγάλος επιστήμονας και πειραματιστής που ασχολήθηκε με τους μοχλούς. Σημείωση: ο μοχλός της τραμπάλας πρέπει να περιστρέφεται ελεύθερα γύρω από το υπομόχλιο. Δοκίμασέ το: βρες την ισορροπία της τραμπάλας μεταβάλλοντας το φορτίο και τις αποστάσεις της ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑΣ και της ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ από το υπομόχλιο. ΔΟΚΙΜΑΣΕ ΤΟ! Η τραμπάλα είναι μοχλός 1 ου είδους Συναρμολογημένο μοντέλο 0

21 ΓΡΑΝΑΖΙΑ Τα γρανάζια μεταδίδουν κίνηση ανάμεσα σε κατάλληλα τοποθετημένους άξονες μέσω των δοντιών τους. Σε ένα ζεύγος γραναζιών, εάν το ένα περιστρέφεται προς μία κατεύθυνση το άλλο περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Το ένα γρανάζι μεταδίδει την κίνηση (οδηγός) ενώ το άλλο τη λαμβάνει (οδηγούμενος). Για να διατηρηθεί η ίδια κατεύθυνση περιστροφής πρέπει να τοποθετηθεί ένα τρίτο γρανάζι ανάμεσα στα δύο. Με δύο διαφορετικά γρανάζια από τα οποία, το μικρότερο με τα λίγα δόντια λέγεται πινιόν, ενώ το άλλο με τα πολλά δόντια λέγεται κορώνα. Μια σειρά από γρανάζια συνθέτουν ένα μηχανισμό μετάδοσης κίνησης. 1 Συναρμολόγησε τη δοκιμαστική βάση για αντίστροφη περιστροφή 1 Συναρμολογημένο μοντέλο 1

22 Αριστερόστροφα Δεξιόστροφα Συναρμολογημένο μοντέλο 1:1 1:1 4

23 Κατασκευή και δοκιμή περιστροφής προς τα εμπρός X 18 4 Συναρμολογημένη βάση δραστηριότητας Δεξιόστροφα 1:1 1:1 4 Δεξιόστροφα Συναρμολογημένο μοντέλο

24 Συναρμολόγησε και παρατήρησε την παλινδρομική κίνηση 41 6 X5 Συναρμολογημένη βάση δραστηριότητας Συναρμολογημένο μοντέλο 1:1 4 1:1 4

25 4 Συναρμολόγησε ένα κιβώτιο ταχυτήτων Συναρμολογημένη βάση δραστηριότητας

26 Συναρμολογημένο μοντέλο 1:1 1:1 4 6

27 5 Κατασκευή ενός κιβωτίου ταχυτήτων ταυτόχρονης κίνησης 6 Συναρμολογημένη βάση δραστηριότητας ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ Παρακολούθησε προσεκτικά τα γρανάζια καθώς γυρίζουν και σύγκρινε τον αριθμό των περιστροφών που ολοκληρώνει κάθε τροχός. Ώσπου να ολοκληρώσει μία περιστροφή το μεγαλύτερο γρανάζι, το μικρότερο θα έχει ολοκληρώσει τέσσερις. Μπορείς να το εξακριβώσεις αυτό διαιρώντας ή υπολογίζοντας την αναλογία μεταξύ του αριθμού των δοντιών κάθε γραναζιού. Παράδειγμα: πώς να υπολογίσεις τη σχέση μετάδοσης 41 δόντια (μεγαλύτερος τροχός) = 4.1 περιστροφές 10 δόντια (μικρότερος τροχός) Συναρμολογημένο μοντέλο 1:1 7

28 ΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΙΝ ΤΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Συναρμολόγησε τη δοκιμαστική βάση για τα στοιχεία του συστήματος μετάδοσης της κίνησης Συναρμολογημένη βάση 8

29 6 Ο ατέρμων κοχλίας για ανύψωση X6 X Τεχνικά στοιχεία και αξιοπερίεργα Ο ατέρμων κοχλίας είναι ένα κυλινδρικό ελικοειδές γρανάζι. Στο σύστημα ατέρμονα κοχλίακορώνας, ο ατέρμων ονομάζεται «κινητήριος τροχός», γιατί η κίνηση μεταδίδεται μόνο από αυτόν στην κορώνα και όχι το αντίστροφο. Ο ατέρμων μπορεί επομένως να χρησιμοποιηθεί για να κλειδώσει το ζεύγος του, δηλ. την κορώνα σε μια συγκεκριμένη θέση. Συναρμολογημένη βάση στην εργασία πριν τη δραστηριότητα 10 1:1 1:1 Συναρμολογημένο μοντέλο 9

30 7 Ο ατέρμων κοχλίας ως μειωτήρας στροφών 5 Σχέση μετάδοσης Ο ατέρμων κοχλίας δίνει τη δυνατότητα για επίτευξη υψηλών μειώσεων. Γύρισε τη μανιβέλα και δες πώς περιστρέφεται αργά η έλικα Συναρμολογημένη βάση στην εργασία πριν τη δραστηριότητα Έλεγξε τη συναρμολόγηση! :1 5 1:1 Συναρμολογημένο μοντέλο 0

31 8 Ο αρθρωτός σύνδεσμος X Για να συναρμολογήσεις τον αρθρωτό σύνδεσμο, ακολούθησε τις οδηγίες στο φυλλάδιο προειδοποιήσεων, που περιλαμβάνεται μέσα στη συσκευασία. Συναρμολογημένο μοντέλο 1:1 1

32 9 Χρήση μηχανισμού γωνιακής μετάδοσης για αντίθετη περιστροφή 4 X 1 18 X6 Τοποθέτησε το μηχανισμό ανάμεσα στα δοκάρια, αποσυναρμολογώντας μερικώς τη βάση. Στη συνέχεια, στήσε τα γρανάζια όπως φαίνεται στην εικόνα. 4 Συναρμολογημένη βάση στην εργασία πριν τη δραστηριότητα ΔΟΚΙΜΑΣΕ ΤΟ! Συναρμολογημένο μοντέλο 1:1 4 1:1

33 0 Χρήση μηχανισμού γωνιακής μετάδοσης για περιστροφή προς την ίδια κατεύθυνση Έλεγξε τη συναρμολόγηση 4 X6 6 ΔΟΚΙΜΑΣΕ ΤΟ! Συναρμολογημένη βάση στην εργασία πριν τη δραστηριότητα :1 4 Συναρμολογημένο μοντέλο 1:1 6

34 1 Συναρμολόγηση ενός συστήματος μετάδοσης κίνησης με κουτί διαφορικού 4 X6 X Συναρμολογημένη βάση στην εργασία πριν τη δραστηριότητα ΔΟΚΙΜΑΣΕ ΤΟ! 4 18 Συναρμολογημένο μοντέλο 1:1 4 1:1 4

35 Στο γυμναστήριο με μία μπάρα 1 1:1 5

36 Συναρμολογημένη βάση X6 6

37 4 X :1 1:1 1:1 6 7

38 5 Συναρμολογημένο μοντέλο 8

39 Ένα αρχαίο πολεμικό όπλο: ο πολιορκητικός κριός 1 Μπροστινό μέρος 9

40 X X :1 5 1:1 1:1 1:1 1 40

41 X6 41

42 4 4 X X5 4 Συναρμολογημένο μοντέλο Μπροστινό μέρος 4 1:1 4

43 4 Κατασκευή καταπέλτη 5 Τεχνικά στοιχεία και αξιοπερίεργα ος αιώνας π.χ. Ο Αρχιμήδης τελειοποίησε τον καταπέλτη, μια πολεμική μηχανή που χρησιμοποιούνταν στην Ελλάδα κατά την εποχή του Μεγάλου Αλεξάνδρου. Είναι μια μηχανή στρέψης η οποία, αντλούσε την ενέργειά της από το τέντωμα των δεσμίδων σχοινιών και τριχών, οι οποίες με την απελευθέρωσή τους, εκτόξευαν το βραχίονα του καταπέλτη προς τα εμπρός, εκσφενδονίζοντας μεγάλους βράχους και πέτρες στον αέρα :1 5 4

44 Τεχνική και επιστημονική ανάλυση Ο σχεδιασμός του προήλθε από τη μελέτη της φυσικής και των μαθηματικών. Οι διαστάσεις των ελαστικών ιμάντων (σχοινιά στρέψης) επιλέγονταν σε σχέση με το βάρος των λίθων και την απόσταση του στόχου (εύρος). 44

45 X X6 1:1 1:1 45

46 6 4 Συναρμολογημένο μοντέλο :1 1:1 6

47 5 Η μηχανική του ουραίου στροφείου του ελικοπτέρου X :1 6 47

48 4 4 4 Κάνε τη δεύτερη έλικα σαν είδωλο της πρώτης. 48 1:1 4

49 49

50 Ένα απαραίτητο στοιχείο του εξοπλισμού για τον πιλότο του ελικοπτέρου είναι ο δίσκος ρύθμισης. Τοποθετείται γύρω από τους άξονες περιστροφής, συνδέεται με τα πτερύγια και κινείται ελεύθερα πάνω ή κάτω για να δημιουργήσει άντωση. διεύθυνση περιστροφής διατομή πτερυγίων ουδέτερη θέση διεύθυνση περιστροφής διατομή πτερυγίων ανυψωμένος δίσκος διεύθυνση περιστροφής διατομή πτερυγίων χαμηλωμένος δίσκος Αρνητική άντωση Άντωση Ο πιλότος μπορεί επίσης να γείρει το δίσκο ρύθμισης, δημιουργώντας κλίση στο δίσκο του στροφείου. Αυτό δημιουργεί δύο χωριστές περιοχές άντωσης, οδηγώντας το ελικόπτερο προς την περιοχή χαμηλότερης άντωσης. Κύριο στροφείο Άντωση Άντωση Αρνητική άντωση Δίσκος σε κλίση Αρνητική άντωση Συναρμολογημένο μοντέλο 50