Skip to main content

STEM зертханалары
Momentum Alley студент

Физика бәсекелес роботтарға қалай әсер етуі мүмкін

VEX Robotics Compettions үшін роботты жобалағанда, кез келген қозғалтқыш робот жұмыс істеп тұрған кезде роботтың инерциясына қарсы күресетінін есте сақтау керек. Инерция - бұл заттың жылдамдығының өзгеруіне қарсылығы. Инерция объектінің массасы артады, сондықтан оның импульсі артады. Бұл дегеніміз, егер сіз роботқа масса қоссаңыз және оны болуы тиіс мөлшерден ауырлатсаңыз, қозғалтқыштар роботтың жылдамдығын өзгертуде тиімді болмайды! Сондықтан, қозғалтқыштардың тиімділігін арттыруды қаласаңыз, мүмкіндігінше жеңіл және аз материалдарды қолдануға тырысыңыз.

Екінші жағынан, жеңіл роботты өте жылдам басқару да қиындықтарға әкелуі мүмкін. Жарыс барысында дәл және дәл қозғалыстар жасауға тырыссаңыз, қозғалыстарыңыз кезінде жылдамдықты азайту арқылы қуатты жеңілдету қажет болуы мүмкін.

Соқтығысқан екі нысанның импульсі соқтығысқаннан кейін не болатынын болжайды деген идеяны зерттейік. Бұл бәсекелестік жобаларды әзірлеу кезінде ескеру қажет маңызды фактор, себебі сіз роботтың мүмкіндігінше жылдам қозғалуын қалайсыз. Сондай-ақ, сіз роботқа ойын барысында манипуляциялау және жинау үшін артықшылық беретін мүмкіндігінше көп құрамдас бөліктерге ие болғыңыз келеді.

Импульс - бұл объектінің қозғалыс мөлшері және қозғалатын объектінің массасы мен жылдамдығымен анықталады. Осылайша, барлық құрамдас бөліктері бар бәсекелес робот ауыр және мүмкіндігінше жылдам қозғала алады. Сондықтан оның серпіні өте жоғары. Бұл өріс бөліктерімен немесе басқа роботтармен байланыста болған кезде не болатынын ескеру қажет.

Exploring Velocity әрекетінен кестеңізге қараңыз. Сіз роботқа әртүрлі жылдамдықтарды орнату және допқа тигенше оны алға жылжыту арқылы соқтығыстар кезінде энергияның берілуін тексердіңіз. Робот үшін орнатылған жоғары жылдамдықтар соқтығысудан кейін допты төмен жылдамдықтарға қарағанда алысырақ итеретінін байқаған боларсыз. Бұл роботтың импульсінің айқын әсері, себебі роботтың массасы өзгеріссіз қалды, бірақ жылдамдығы артты, сондықтан оның импульсі өсті.

Бұл сынақ туралы ескеретін маңызды нәрсе - доп қозғалмайды. Робот онымен соқтығысқанға дейін оның жылдамдығы, импульсі және барлық нөлдік үдеуі болды. Ең бастысы, оның массасы роботтың массасынан әлдеқайда аз болуы мүмкін. Соқтығысқаннан кейін оның үдеуі, демек, оның жылдамдығы мен импульсі бәрі өсті. Соқтығысқаннан кейін доптың жылдамдығы қаншалықты жылдам болғаны ішінара доптың массасына байланысты болды. Жеңілірек шарлар жылдамдайды және жылдамырақ қозғалады. Егер сіздің сыныбыңыз массасы көбірек допты пайдаланса, боулинг допын елестетіңіз, доп соқтығысқаннан кейін баяу және өте алыс емес қозғалған болуы мүмкін.

Тағы да, жарысты жоспарлау кезінде мұны ескеру маңызды, өйткені роботтың серпіні тым жоғары болса, өрістің бөліктерін, роботыңыздың бөліктерін немесе басқа роботтардың бөліктерін бұзуға болады. Сіздің роботыңыздың жылдамдығы жоғары болғанын және алдыңғы әрекетте доп сияқты айналып кете алмайтын нысанға соғылғанын елестетіп көріңіз. Бұл объект соқтығыстың әсер ету күштерімен (энергиясымен) бұзылуы мүмкін.

Мұғалім құралдар жинағы белгішесі Мұғалімнің құралдар жинағы - Соқтығысты әрі қарай түсіндіру

Жылдамдықтың импульске әсерін түсінудің тағы бір маңызды сәті - үдеу мен жылдамдық арасындағы айырмашылық. Үдеу – жылдамдықтың өзгеру жылдамдығы. Алдыңғы Exploring Velocity әрекетінде жеделдету маңызды фактор болды, себебі доп соқтығысқанға дейін тыныштықта болды. Осылайша, соқтығысқан үдеудің арқасында доп өзінің соңғы жылдамдығына жетеді.
Бұл Ньютонның Екінші Қозғалыс заңымен байланыстырады: объектінің үдеуі екі айнымалыға - объектіге әсер ететін күш(тердің) таза немесе қосындысына және объектінің массасына тәуелді. Допқа әсер ететін таза күш нөлге тең болды, өйткені ол тыныштықта болды. Оның робот соққаннан кейінгі үдеуі роботтың күші (импульсі) мен доптың массасының көбейтіндісі болды. Бұл әрекеттегі ауыр доптар (мысалы, боулинг добы немесе баскетбол добы) жеңілірек шарлар (мысалы, футбол добы немесе серпілмелі үрлемелі доп) сияқты жылдамдамас еді.

Оқуыңызды кеңейту белгішесі Оқуыңызды кеңейтіңіз - Бейсбол

Бұл әрекетті басқа соқтығыстармен байланыстыру үшін студенттер бейсбол соққысының жылдамдығын және бейсбол соқтығысқаннан немесе соққаннан кейін бейсболдардың қаншалықты жылдам жүретінін зерттей алады. Оларға жараның массасын және оның массасы (ағаш пен алюминий), оның серпілу кезіндегі жылдамдығын және допқа соққан кездегі импульсін қарастырыңыз.