Fizik Rekabet Robotlarını Nasıl Etkileyebilir?
VEX Robotik Yarışmaları için bir robot tasarlarken, robot çalışırken herhangi bir motorun robotun ataletiyle mücadele edeceğini unutmamalısınız. Atalet, bir nesnenin hızındaki değişikliklere karşı gösterdiği dirençtir. Nesnenin kütlesi ve dolayısıyla momentumu arttıkça eylemsizlik de artar. Bu, robotunuza kütle eklerseniz ve onu olması gerekenden daha ağır hale getirirseniz, motorların robotun hızını değiştirmede o kadar etkili olmayacağı anlamına gelir! Bu nedenle motor verimini en üst düzeye çıkarmak istiyorsanız mümkün olduğunca hafif ve az malzeme kullanmaya çalışmalısınız.
Öte yandan hafif bir robotu çok hızlı çalıştırmak da zorluklara yol açabilir. Yarışma sırasında hassas ve isabetli hareketler yapmaya çalışıyorsanız, hareketleriniz sırasında hızı azaltarak gücü hafifletmeniz gerekebilir.
Çarpışan iki nesnenin momentumunun, çarpışmadan sonra ne olacağını öngördüğü fikrini inceleyelim. Bu, rekabet projeleri geliştirirken göz önünde bulundurulması gereken önemli bir faktördür çünkü robotunuzun mümkün olduğu kadar hızlı hareket etmesini istersiniz. Ayrıca robotun içine, oyun sırasında manipülasyon ve toplama konusunda ona avantaj sağlayacak mümkün olduğu kadar çok bileşenin yerleştirilmesini istiyorsunuz.
Momentum, bir nesnenin sahip olduğu hareket miktarıdır ve hareketli nesnenin kütlesi ve hızı tarafından belirlenir. Yani bir yarışma robotu tüm bileşenleriyle birlikte ağır olabilir ve olabildiğince hızlı hareket edebilir. Bu nedenle momentumu oldukça yüksektir. Bu, alanın bazı kısımlarıyla veya diğer robotlarla temas ettiğinde ne olacağını düşünmeniz gerektiği zamandır.
Hızı Keşfetme etkinliğinden masanıza tekrar bakın. Robot için farklı hızlar ayarlayıp onu topa çarpana kadar ileri doğru sürerek çarpışmalar sırasında enerji aktarımını test ettiniz. Robot için ayarlanan yüksek hızların, çarpışma sonrasında topu düşük hızlara göre daha uzağa ittiğini fark etmiş olmalısınız. Bu, robotun momentumunun bariz bir etkisidir, çünkü robotun kütlesi aynı kaldı ancak hızı arttı ve dolayısıyla momentumu da arttı.
Bu testte dikkate alınması gereken önemli bir nokta topun hareket etmemesidir. Robot onunla çarpışmadan önce hızı, momentumu ve tamamı sıfır olan bir ivmesi vardı. Daha da önemlisi, kütlesi muhtemelen robotun kütlesinden çok daha azdı. Çarpışmadan sonra ivmesi ve dolayısıyla hızı ve momentumu arttı. Çarpışmadan sonra topun hızının ne kadar hızlı olacağı kısmen topun kütlesine bağlıydı. Daha hafif toplar hızlanır ve daha hızlı hareket eder. Eğer sınıfınız daha fazla kütleye sahip bir top kullansaydı, örneğin bir bowling topu hayal edin, top çarpışmadan sonra çok yavaş hareket etmiş olabilir.
Yine, bir yarışmayı planlarken bunun dikkate alınması önemlidir, çünkü robotun momentumu çok yüksekse alanın bazı kısımlarını, robotunuzun bazı kısımlarını veya diğer robotların parçalarını kırabilirsiniz. Önceki etkinlikte robotunuzun yüksek hıza sahip olduğunu ve top gibi yuvarlanamayan bir nesneye çarptığını hayal edin. Bu cisim çarpışmanın çarpma kuvvetleri (enerjisi) nedeniyle kırılmış olabilir.
Öğretmen Araç Kutusu
-
Bir Çarpışmayı Daha Fazla Açıklamak
Hızın momentum üzerindeki etkisini anlamada bir diğer önemli nokta ise ivme ile hız arasındaki farktır. İvme, hızdaki değişim oranıdır. Önceki Hızı Keşfetme etkinliğinde hızlanma önemli bir faktördü çünkü top çarpışmadan önce hareketsizdi. Yani çarpışmanın neden olduğu ivme nedeniyle top son hızına ulaşır.
Bu, Newton'un İkinci Hareket Yasası ile bağlantılıdır: Bir nesnenin ivmesi iki değişkene bağlıdır: nesneye etki eden kuvvetlerin net değeri veya toplamı ve nesnenin kütlesi. Topa etki eden net kuvvet muhtemelen sıfırdı çünkü top hareketsizdi. Robot tarafından vurulduktan sonraki ivmesi, robotun kuvvetinin (momentumunun) ve topun kütlesinin çarpımıydı. Bu aktivitede daha ağır toplar (örneğin bowling topu veya basketbol), daha hafif toplar (örneğin futbol topu veya zıplayan şişirilebilir top) kadar hızlı ivmelenmezdi.
Öğreniminizi Genişletin
-
Beyzbol
Bu aktiviteyi diğer çarpışmalarla ilişkilendirmek için öğrenciler beyzbol vurucusunun salınım hızını ve beyzbol toplarının sopayla çarpıştıktan veya ona vurulduktan sonra ne kadar hızlı ilerlediğini araştırabilirler. Sopanın kütlesini ve sopanın kütlesi (ahşap mı alüminyum mu), sallandığındaki hızı ve topa vururkenki momentumu arasındaki dengeyi düşünmelerini sağlayın.