Jawerthm MSE4777 Pomoc edukacyjna

0 (polubienia)
1725 (odsłony)
Ten produkt jest dostępny tylko jeśli posiadasz konto w serwisie My Mini Factory
×
Kolor:

Ten przedmiot ma być pomocą edukacyjną do zademonstrowania zachowania energii, jednak można go rozszerzyć poza to, jak wyjaśniono poniżej, działając w sposób podobny do kołyski Newtona, ale prostszy do wyprodukowania za pomocą drukarki 3D. Koszt wydruku gąsienicy to ~0,9 USD, a rolki kosztują ~0,08 USD za sztukę, zakładając koszt filamentu 20 USD/kg, który zapłaciłem za wydruk. Pliki / kod SCAD są dołączone do tego postu, modele zostały napisane i skomentowane przy użyciu zmiennych, które powinny pozwolić na łatwe skalowanie / poprawianie plików, jeśli ktoś szuka ulepszeń lub chce je dostroić do swoich konkretnych potrzeb. Pierwotnym pomysłem było stworzenie czegoś podobnego do klasycznej demonstracji fizyki polegającej na wypuszczeniu wahadła w pobliżu osoby lub obiektu, a następnie zademonstrowaniu zachowania energii poprzez powrót do tego samego miejsca (jeśli zignoruje się tarcie) i nie uderzenie w osobę / obiekt. Okazało się to większym wyzwaniem niż oczekiwano, aby odtworzyć ten efekt za pomocą w pełni drukowanego materiału 3D, ponieważ trudno jest uzyskać gładkie krzywe w ten sposób, co sprawia, że wyzwaniem jest, aby coś toczyło się płynnie bez wypadania z toru. Aby rozwiązać problem małych nierówności na torze, odbijających się od lekkich rolek, zaprojektowano specjalnie do tego celu rolkę, która porusza się wzdłuż szczeliny w torze i ma zewnętrzne koła prowadzące, które ją utrzymują. Kolejne wyzwanie wiązało się ze stosunkowo niską gęstością dostępnego materiału do druku 3D. W tej chwili jestem w stanie drukować tylko z PLA, co skutkuje rolkami o niskiej gęstości, nawet przy 100% wypełnieniu. Z tego powodu straty wynikające z tarcia są znacznie bardziej widoczne niż to, co można by zaobserwować, gdyby rolki mogły być wykonane z gęstszego materiału, który miałby większą energię potencjalną na ich początkowych wysokościach, gdzie energia potencjalna = masa * g * wysokość. Przy niższej początkowej energii potencjalnej straty spowodowane tarciem nie pozostawiają systemowi wystarczającej ilości energii do oscylacji przez dłuższy czas przy użyciu rolek PLA. Aby rozwiązać tę kwestię i nadal być w stanie zademonstrować koncepcję, zwiększono średnicę "osi" rolki, aby dodać więcej masy, a zewnętrzne prowadnice rolki zostały zwiększone pod względem średnicy i grubości, aby zapewnić większą masę, aby tarcie było bardziej pomijalne. Drugim sposobem na przezwyciężenie tego problemu była zmiana zdania dotyczącego zamierzonego zastosowania pomocy edukacyjnej lub rozszerzenie go. Jeśli dostępne są rolki o większej masie, przyniesie to lepsze rezultaty w demonstrowaniu zachowania energii. Jeśli jednak nie jest to możliwe, to po wydrukowaniu dodatkowych rolek, których koszt wynosi 0,08 USD za rolkę (zakładając cenę filamentu 20 USD/kg, którą zapłaciłem za ten materiał), można go wykorzystać w podobny sposób jak kołyskę Newtona, aby zademonstrować działania o równych i przeciwnych reakcjach. Z rolkami uwalnianymi z identycznych wysokości toru na przeciwległych końcach, możliwe jest zaobserwowanie identycznej reakcji, gdy przeciwne siły działają na siebie nawzajem, aby ostatecznie anulować, w podobny sposób, niezrównoważone siły mogą być również obserwowane poprzez zmianę wysokości uwalniania każdej rolki, podobnie jak w przypadku kołyski Newtona.

O autorze:
jawerthm
I'm a 4th year mechanical engineering student, I am just now starting to get into 3D printing and am very much still in the learning phase of how everything works.

Opinie

Ten model nie ma recenzji. Chcesz być pierwszym recenzentem? Najpierw musisz wydrukować model.