Машина Голдберга.

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение "Лицей №14 имени Заслуженного учителя Российской Федерации А.М. Кузьмина"

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

«Машина Голдберга»

Выполнил:

Учащийся 10 класса «К»

Шишков Даниил Сергеевич

Подпись

Руководитель:

Родионова Александра Сергеевна

Учитель Физики

Тамбов, 2022

Оглавление

Введение 3

Основная часть 4

История появления 4

Роль в Культуре 6

Процесс сборки 9

Расчеты и объяснение 10

Заключение 14

Электронные ресурсы: 15

Введение

Машина Голдберга или заумная машина — это устройство, которое выполняет очень простое действие чрезвычайно сложным образом — как правило, посредством длинной последовательности взаимодействий по «принципу домино». Эти машины получили своё название от имён американского карикатуриста и изобретателя Руба Голдберга и английского художника Уильяма Робинсона, которые использовали изображения таких машин в своих работах. Иногда это выражение используется для ироничного обозначения любой излишне сложной системы. В данном проекте я использую этот механизм для демонстрации различных физических явлений. Так же, я расскажу историю появления этой машины, её значение в культуре и процесс сборки, проведу расчеты и наглядно продемонстрирую законы физики в действии.

Основная часть

История появления

В течение 20-го века художники-карикатуристы (от слов. Карикатура –нагружать, преувеличивать) использовали образ сложных и запутанных машин, чтобы создать комический эффект. Как правило, такие механизмы получают названия, связанные с именами их художников, что и произошло в этом случае.

О

Рис 1.1

дним из первых, кто додумался рисовать подобные механизмы, был Руб Голдберг (1883–1970) — американский художник-карикатурист, получивший образование инженера. В 1907 году он переехал в Нью-Йорк, и устроился работать в газету New York Evening Mail. Благодаря таланту и хорошему тиражу издания рисунки Голберга быстро стали популярными, а сам художник — богатым и преуспевающим. Среди его стрипов и комиксов читателям особо запомнился цикл об изобретениях безумного профессора Люцифера Горгонзолы Баттса.

И

Рис. 1.2

зобретения Горгонзолы сложны, абсурды, а главное — практически нереализуемы в реальной жизни, так как среди звеньев механизма часто оказываются такие ненадёжные элементы, как живые существа. Но в этом-то и всё очарование. К тому же Голдберг не просто рисовал машину, а снабжал её подробной инструкцией. К примеру, самый известный механизм под названием «Самодействующая салфетка» работал так. Подняв ложку (A), профессор натягивает шнур (B), который дёргает вторую ложку (C), подбрасывающую печенье (D). Печенье в воздухе ловит попугай (E), чем заставляет вращаться жёрдочку (F), при этом семена (G) высыпаются в ведёрко (H). Потяжелевшее ведёрко опускается и тянет трос (I) вниз, тем самым поджигая зажигалку (J). Огонь воспламеняет фитиль ракеты (K); та, взлетая, серпом (L) перерезает верёвку (M), фиксирующую маятник, который, качаясь, и вытирает подбородок профессора салфеткой. Ну и что, что это сработает с сотой попытки и один раз? Зато очень смешно!

Х

Рис. 1.3

отя в 1930-х в Америке имя Руда Голдберга прочно ассоциировалось с запутанными механизмами (причём иногда и в переносном смысле — например, так можно было описать бюрократическую систему), он был не единственным, кто придумывал такие машины. Ещё во времена Первой мировой войны прославился английский художник Уильям Хит Робинсон, на иллюстрациях которого простые вещи (например, колка орехов) делались неочевидным и довольно сложным образом (стрельбой из пушки с двух сторон).

Роль в Культуре

Р

Рис. 2.1, кадр из фильма «Назад в Будущее», 1985 год

https://www.youtube.com/watch?v=3isQI0nXQRE

азумеется, идею машины Голдберга не могли обойти стороной создатели мультфильмов и кино. Что интересно, чаще всего цель машины, показанной на экране, — накормить кого-либо. Так, например, работает устройство, показанное в нач але фильма «Назад в будущее», — оно готовит завтрак Доку Брауну и накладывает собачьи консервы его псу Эйнштейну. В третьей части Док, застрявший на Диком Западе, использует похожее устройство для производства льда. Аналогичная машина кормит Эдварда Руки-ножницы в одноимённом фильме Тима Бёртона. Ещё такие устройства есть в мультфильм ах «Гриффины», «Уоллес и Громит», фильмах «Большое приключение Пи-Ви» (кстати, дебютная режиссёрская работа всё того же Бёртона), «Дорогая, я уменьшил детей» и многих других.

Т

Рис. 2.2, кадр из мультфильма «Том и Джери»

https://www.youtube.com/watch?v=n1DKr1gTf-k

акже персонажи мультиков очень любят строить машину Голдберга для причинения увечий друг другу. Правда, как правило, в яму попадает тот, кто сам её и вырыл. Например, так случилось в эпизоде Designs on Jerry мультсериала «Тома и Джерри» (1955) и в советском мультфильме «Лето кота Леопольда».

Машина Голдберга довольно часто появляется на телевидении. Многие детские образовательные шоу, появившиеся в США ещё в 1960-х, посвящали свои выпуски строительству машин Голдберга, чтобы продемонстрировать в действии простые физические законы. А в заставке японской передачи «Переключатель Пифагора» машина Голдберга выстраивала название шоу. Причём заставку несколько раз обновляли, показывая новую машину.

М ашина Голдберга также появляется в опенинге телесериала «Элементарно» - вариации на тему Шерлока Холмса.

Рис. 2.3, кадр из сериала «Шерлок Холмс», 2013г.

https://www.youtube.com/watch?v=-WM-kS9gHZw

М

Рис. 2.4, кадр из клипа «OK Go – This Too Shall Pass

https://www.youtube.com/watch?v=qybUFnY7Y8w

ашина Голдберга показана в клипе на песню This Too Shall Pass группы OK Go (те самые, которые сняли в 2016 году клип в невесомости на самолёте Ил-76). Устройство из 700 частей в течение четырёх минут, пока длится песня, выполняет цепную реакцию длинной более полукилометра. В финале цепочка приводит к тому, что в музыкантов группы стреляют пушки с краской.

Не остались в стороне и игры. Ещё в 1963 году в продажу поступила настольная игра Mouse Trap (Мышеловка), основанная на принципе машины Голдберга. Задачей игрока было построить из пластиковых компонентов механизм, который при запуске совершал нужную последовательность действий и в конце концов ловил в мышеловку фигурку мыши, принадлежащую другому игроку.

С

Рис. 2.5, кадр из игры «The Incredible Machine»

уществует также немало видеоигр, в которых нужно строить машины Голдберга. Одной из первых была The Incredible Machine, созданная Кевином Райаном в 1992 году. Игра представляла собой типичную головоломку с физикой — из заданных частей нужно построить машину, которая выполнит простую задачу. У The Incredible Machine вышло несколько продолжений, мало отличающихся от оригинала. Её духовный наследник — серия Crazy Machines, вышедшая уже в середине нулевых.

Процесс сборки

В процессе сборки я столкнулся с многими трудностями.

Первое, нужно было найти, откуда брать детали. Основным материалом я выбрал дерево. Так же, нужно было полотно, на котором можно все разместить. Им послужил лист фанеры.

За все время работы мне пришлось научиться работать с электрической пилой. Для изготовления деталей пришлось ходить к дедушке, у которого были лишние доски и та самая пила.

Нарезав нужное количество деталей, нужно было придумать, как их расположить так, чтобы получилось что-то необычное. Я решил не брать идеи из интернета и придумать что-то свое. По большей части, все что я сделал – чистая импровизация, мысли приходили мне по ходу приклеивания деталей.

Главная проблема – это исправление недочетов. Чтобы детали держались крепко, я купил моментальный клей, поэтому права на ошибку у меня не было. Приходилось тщательно отмерять, чтобы деталь встала ровно.

Расчеты и объяснение

1. Р ассмотрим этот момент:

В данной ситуации можно составить такой рисунок:

Примем μ = 0,3 (дерево – металл)

Масса шарика m = 10г

Угол a = 23°

В итоге a = 0,78 м/с ²

Первоначальная скорость V = 0, время t = 2 сек. Следовательно, v кон. = at

v кон. = 1.56 м/с

Аналогично, можно рассчитать скорость в остальных моментах.

1. Р ассмотрим следующий случай:

В данной ситуации работает закон сохранения импульса p ​ = mv.

P1=P2, массы тоже равны, следовательно и скорости тоже будут равны. Итак, второй шарик покатится с той же скоростью, с какой катился и первый.

1. Р ассмотрим, почему этот шарик покатился:

Шарик между дощечками закреплен очень неплотно, отчего малейшие вибрации, которые создаются при катании других шариков, приводят его в движение. Именно поэтому, никак не взаимодействуя с ним, шарик самостоятельно покатился.

1. Р ассмотрим момент со спиннером:

К спиннеру приклеена делать от магнитного конструктора, в которой находится слабенький магнит. Так же, рядом находится шахматная фигура, в которой тоже находится магнит. Они расположен друг у другу разными полюсами, поэтому между ними действует сила отталкивания, которая удерживает спиннер в нужном мне положении. К сожалению, я не имею возможности определить силу магнитов.

Так же, снизу на спиннере находится еще один шарик, который утяжеляет один из его концов, чтобы при падении другого шарики массы хватило, чтобы преодолеть силу отталкивания магнитов.

1. Р ассмотрим следующий случай:

Здесь действует плечо силы. Плечо силы — это самое короткое расстояние от линии действия силы до оси вращения тела.

Можно составить такой рисунок:

Рассчитывается по формуле d2/d1.

В моем случае d1=11 см, d2 = 1 см.

d2/d1 = 1/11

Заключение

За время работы над проектом я научился многим вещам. Это был очень интересный и полезный для меня опыт. На примере устройства, которое я сконструировал, мне удалось научиться работать с деревом, объяснить некоторые физические законы, рассказать историю появления, а также множество интересных фактов про машину Голдберга.

Список литературы

Электронные ресурсы:

Википедия:

https://ru.wikipedia.org/wiki/ Машина_Голдберга

Мир Фантастики, раздел наука и юмор:

https://www.mirf.ru/science/chto-takoe-mashina-goldberga/

Back To The Future 1985 -- OPENING TITLE SEQUENCE – YouTube:

https://www.youtube.com/watch?v=3isQI0nXQRE

Rube Goldberg | Eğlence ve Mühendislik Bir Araya Gelirse Ne Olur? – YouTube:

https://www.youtube.com/watch?v=3isQI0nXQRE

Best Opening Sequence TV Series 2013 – Elementary – YouTube:

https://www.youtube.com/watch?v=-WM-kS9gHZw

Yandex Images:

https://yandex.ru/images/

Google Images:

https://images.google.com/

2