纸板创作 · 2020年12月10日 0

《创客G坊》环创纸板手工制作!螺旋轨道弹珠机

弹珠机作为一种益智类的科技小制作,通过变换不同的外观样式以及所用到科学原理的可以实现不同的运作方式,通过观察其运作方式可以理解其中所运用到的科学原理!

作品主要采用5层瓦楞纸板作为主材料,通过激光切割的方式加工成各种形状的零件,通过拼装的方式可完成整个作品。

原理简介

当我们深入剖析这个设计时,可以发现其中蕴藏着丰富的机械和物理原理,让我们一一展开:

  1. 转动运动原理: 转盘的转动是通过减速马达实现的,减速马达将电能转换为机械运动。在电动马达中,电流在磁场中产生力矩,将马达轴带动旋转。这个力矩通过齿轮机构传递给转盘,使其旋转。这涉及到机械运动学、齿轮传动和电动马达工作原理。
  2. 重力和斜面: 转盘支架被设置为倾斜角度,这使得弹珠在达到最高点时离开转盘。这是因为物体在斜面上受到垂直于斜面的重力分量,使其沿斜面运动。当弹珠克服摩擦力,达到斜面最高点时,它将自然滑落。这基于牛顿的第二定律、摩擦力和自由落体运动的原理。
  3. 圆周运动: 弹珠在转盘上进行圆周运动,这是因为弹珠与转盘的接触点距离转轴是不断变化的,从而形成一个圆形轨迹。这与圆周运动的角速度、角位移以及半径的关系有关。这个原理涉及到角动量守恒和角速度的概念。
  4. 轨道设计: 设计特殊的螺旋轨道,不仅确保弹珠从最高点顺利滚动到低处,还将动能转化为滚动和旋转运动。轨道的斜度和形状被仔细计算,以确保弹珠在沿途受到适当的加速度和减速度,从而保持连续的运动。这牵涉到动能转换、摩擦力和轨道设计原理。
  5. 重力和运动: 当弹珠在螺旋轨道中受到重力作用时,它将沿着斜面滚动。这个过程中,重力为弹珠提供下坡方向的动力,而斜面的摩擦力则有助于控制弹珠的速度和轨迹。这结合了重力、摩擦和斜面运动的物理原理。

通过这个设计,我们得以逐步理解和应用机械和物理原理。从马达的旋转,到转盘的斜面运动,再到弹珠在螺旋轨道上的复杂滚动,我们深入学习了这些概念如何在现实中相互作用。这个设计不仅令人着迷,更是一个科学实验,让我们直观地感受自然规律的神奇之处。

概览图纸


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