Apa itu Roda Gigi?

Kotak Alat Guru - Tujuan Bagian Ini

Bagian Bermain dari Lab STEM ini akan memperkenalkan siswa kepada perlengkapan dan kegunaannya dalam suatu bangunan. Halaman pertama ini akan memperkenalkan istilah-istilah seperti: roda gigi bertautan, roda gigi penggerak, roda gigi yang digerakkan, rasio roda gigi, keuntungan mekanis, dan perpindahan daya. Halaman selanjutnya akan mengulas build MAD Kotak, rasio gigi, dan keuntungan mekanis berupa torsi atau kecepatan yang dihasilkan oleh rasio tersebut. Halaman berikutnya berpuncak pada perhitungan rasio roda gigi untuk seluruh MAD Pembuatan kotak.
Mungkin merupakan ide yang bagus untuk membaca halaman pertama sebagai satu kelas dan kemudian meminta kelompok siswa mengerjakan halaman kedua. Setiap siswa harus membaca bersama.

Jika bekerja dalam kelompok yang beranggotakan tiga orang, siswa dapat ditugaskan ke salah satu dari tiga peran:

1) Pakar Bangunan: Siswa ini menemukan langkah pembangunan dalam Petunjuk Pembangunan dan menunjukkan di mana saja pada bangunan yang telah selesai roda gigi tersebut berada.

2) Kalkulator: Siswa ini melakukan perhitungan rasio roda gigi.

3) Perekam: Siswa ini memeriksa perhitungan Kalkulator, menafsirkan arti rasio roda gigi, dan memastikan bahwa tim mencatat semua pekerjaan mereka dalam buku catatan teknik mereka.

Jika kelompok siswa memiliki lebih dari tiga siswa, maka beberapa siswa dapat bertanggung jawab atas peran yang sama. Jika kelompok beranggotakan kurang dari tiga orang, siswa yang sama dapat mengemban peran ganda.

Klik di sini (Google Doc / .docx / .pdf ) untuk rubrik Kolaborasi, atau klik di sini (Google Doc / .docx / .pdf) untuk rubrik buku catatan teknik berbasis kelompok. Ada juga rubrik buku catatan teknik individu, klik di sini (Google Doc / .docx / .pdf ) . Rubrik apa pun yang akan digunakan untuk penilaian harus dibagikan dan dijelaskan kepada siswa sebelum pekerjaan dimulai.

Dua roda gigi VEX IQ saling bertautan, menggambarkan bagaimana roda gigi penggerak memutar roda gigi yang digerakkan ke arah yang berlawanan.

Roda gigi

Roda gigi tampak seperti cakram dengan gigi di sekeliling tepinya. Penting untuk diperhatikan bahwa gigi-giginya memiliki jarak yang sama karena roda gigi bekerja dengan cara gigi-giginya saling bertautan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Bila satu roda gigi berputar, ia juga akan memutar roda gigi berikutnya karena gigi-giginya saling bertautan, yang dikenal sebagai saling bertautan.

Roda gigi biasanya dipasang, atau disambungkan ke bagian lain, melalui poros atau alas. Jadi roda gigi digunakan untuk mentransmisikan gerakan putar, atau daya, dari satu poros ke poros lainnya. Poros biasanya diposisikan di bagian tengah roda gigi. Pada gambar Roda Gigi VEX IQ di atas, lubang tengah tempat poros dilewatkan berbentuk persegi karena Poros IQ berbentuk persegi.

Salah satu cara utama untuk menentukan roda gigi adalah berdasarkan jumlah gigi yang dimilikinya.

Tips Guru

Ini mungkin membantu untuk mengarahkan siswa ke poster VEX IQ Parts dan meminta mereka memperhatikan bahwa roda gigi yang termasuk dalam Super Kit diberi nama menggunakan jumlah giginya (Roda Gigi 60, 36, dan 12). Jika siswa bingung dengan pemasangan roda gigi pada poros, mereka dapat diarahkan untuk melihat MAD Bangun kotak dan perhatikan bahwa semua roda gigi dalam bangunan itu dibangun pada poros di bagian tengahnya.

Roda Gigi Berjalin

Bila dua roda gigi saling bertautan, satu roda gigi akan memutar roda gigi berikutnya. Roda gigi yang melakukan putaran pertama disebut roda gigi penggerak. Roda penggerak dapat dianggap sebagai suatu jenis masukan. Roda gigi yang diputar oleh roda gigi pertama disebut roda gigi yang digerakkan. Oleh karena itu, roda gigi yang digerakkan merupakan keluaran.

Tonton animasi di bawah ini untuk melihat roda gigi yang saling bertautan dalam aksinya.

Anda seharusnya memperhatikan bahwa roda penggerak dan roda yang digerakkan berputar ke arah yang berlawanan. Mereka harus berputar ke arah yang berlawanan karena gigi mereka saling bertautan dan mereka berputar di bagian tengahnya.

Rasio Gigi

Dua roda gigi 60 yang saling bertautan, menunjukkan bagaimana roda gigi penggerak (diberi label di sebelah kiri) dan roda gigi yang digerakkan (diberi label di sebelah kanan) berputar ke arah yang berlawanan, ditunjukkan dengan tanda panah merah.

Rasio roda gigi adalah perbandingan antara masukan (roda gigi penggerak) dengan keluaran (roda gigi yang digerakkan) dan dihitung dengan mempertimbangkan jumlah gigi masing-masing roda gigi yang terhubung.

Pada contoh di atas, roda gigi penggerak (masukan) dan roda gigi yang digerakkan (keluaran) keduanya memiliki 60 gigi.

Berikut adalah rumus untuk menghitung rasio roda gigi:

Rumusnya adalah Rasio Roda Gigi = Jumlah Gigi Roda Gigi Penggerak dibagi dengan Jumlah Gigi Roda Gigi Penggerak.

Mari kita gunakan contoh dua Roda Gigi 60 di atas karena rasionya sederhana untuk dihitung.

Rumusnya adalah Rasio Roda Gigi = Jumlah gigi penggerak dibagi jumlah gigi penggerak = 60 dibagi 60 yang disederhanakan menjadi 1 dibagi 1 atau rasio 1:1.

Rasio roda gigi dari dua roda gigi yang saling bertautan ini adalah 1:1 yang berarti setiap kali roda gigi penggerak (input) berputar satu putaran penuh, roda gigi yang digerakkan (output) juga berputar satu putaran penuh.

Tips Guru

Pastikan siswa mengenali rasio dari kelas ini atau kelas lainnya. Secara sederhana, rasio adalah pernyataan tentang bagaimana dua angka dibandingkan.

Pastikan juga siswa memahami cara menyederhanakan pecahan dengan membagi pembilang dan penyebut dengan jumlah yang sama.

Keuntungan Mekanis

Setiap kali dua atau lebih roda gigi dipadukan, keuntungan mekanis tercipta dalam bentuk itu.

Keuntungan mekanis didefinisikan sebagai perubahan gaya masukan dalam suatu mesin. Perubahan dapat diukur dengan membandingkan masukan dan keluaran.

Dalam contoh di atas, masukan dan keluaran memiliki rasio 1:1 sehingga mungkin tampak seperti tidak ada keuntungan mekanis tetapi sebenarnya ada. Keuntungan mekanis saat dua roda gigi berukuran sama disebut perpindahan daya karena roda gigi yang digerakkan dan porosnya berputar sama banyaknya dengan roda gigi penggerak dan porosnya. Jadi roda gigi penggerak (input) mentransfer semua tenaganya ke roda gigi yang digerakkan (output).

Pada kegiatan berikutnya, Anda akan meninjau MAD Anda Kotak dibangun dan akan menghitung dan menguji keuntungan mekanis dari kecepatan dan torsi.

Perluas Pembelajaran Anda - Gigi dalam Kehidupan Sehari-hari

Banyak perangkat mekanis yang menggunakan roda gigi. Di era digital, mungkin jumlahnya terlihat lebih sedikit, tetapi siswa harus mampu mengidentifikasi setidaknya lima perangkat yang menggunakan roda gigi. Mereka juga dapat menyelidiki peralatan sebelum adanya listrik. Siswa kemudian harus menjelaskan bagaimana masing-masing menggunakan roda gigi, dan apa fungsi sistem roda gigi tersebut.

Berikut beberapa contohnya:

Banyak sepeda yang menggunakan gigi untuk memungkinkan pengendara mengganti gigi agar dapat mengayuh lebih cepat atau dengan tenaga lebih besar.
Mixer tangan di dapur, sebelum adanya listrik, menggunakan roda gigi sehingga pengguna dapat memutar engkol bergagang ke satu arah (misalnya, ke atas dan ke bawah) dan memutar pengocok mixer ke arah lain (misalnya, maju dan mundur) di dalam mangkuk berisi bahan-bahan.
Kincir air juga menggunakan roda gigi untuk mengubah arah gaya melalui pemindahan daya. Air akan memutar turbin (roda air) yang akan memutar roda gigi, mentransfer daya ke pabrik tempat daya tersebut digunakan untuk menggiling, menggulung, atau memalu produk.

< Kembali Kembali ke Lab Berikutnya >