Проектная работа "Машина Голдберга"

XIV городская конференция

исследовательских работ и творческих проектов младших школьников г. Искитима "Я исследую мир"

Предметная область: Физика

Секция: "Из чего это сделано?"

Тема: Машина Голдберга

Автор: …………..

МБОУ - СОШ №2 г. Искитима, 4 "А" класс

Научный руководитель:

………………

Учитель высшей категории

МБОУ - СОШ №2 г. Искитима

г. Искитим, 2024 г

Оглавление

Введение……………………………………………………………………….3

1. Основная часть исследования

1.1 Что такое машина Голдберга…………………….………….…………..4

1.2 Основные понятия и законы физики, действующие в машине Голдберга ………………………………………………………………………………..…6

1.3 Использование машины Голдберга ……………….……………………7

2. Практическая часть исследования

2.1 Проектирование машины Голдберга……..………………………………8

Вывод ……………………………………………………………………….10

Список использованных источников…………….……………………..11

ВВЕДЕНИЕ

Каждый ребёнок любит фантазировать, изобретать, строить и экспериментировать, особенно если этот ребёнок мальчишка. Я не являюсь исключением. Кода в начале года нам предложили выбрать темы для исследовательских работ, мне не пришлось долго думать. Я сразу остановил свой выбор на «Машине Голдберга», так как эта тема позволяет не только изучать теоретические вопросы, но и попробовать себя в роли конструктора и изобретателя.

Практическая работа над машиной даёт возможность познакомиться с законами физики и механики, развивает инженерное и логическое мышление. Исходя из вышесказанного, считаю, что наше исследование является актуальным.

Объект исследования: машина Голдберга, цепная реакция по принципу «домино»

Предмет исследования: механизмы и принципы работы машины

Цель проекта:

- разработать и сконструировать простейшую машину Руба Голдберга

        Задачи проекта:

 -  изучить   теоретическую часть вопроса;

- познакомиться с основными понятиями: машина Голдберга, цепная реакция, механическая энергия;

- построить простейшую машину из подручных материалов.

Гипотеза:

- мы предполагаем, что изучив основные законы физики и простейшие механизмы, лежащие в основе действия машины Голдберга, возможно построить её в домашних условиях.

1. ЧТО ТАКОЕ МАШИНА ГОЛДБЕРГА

Машина Голдберга (также известна как машина Робинсона- Голдберга или «заумная машина») – это устройство выполняет простейшее действие необоснованно сложным образом, обычно при использовании длинной последовательности взаимодействий по «принципу домино». Часто это название используют с иронией для обозначения излишне сложной системы действий.

В начале ХХ века среди карикатуристов разных стран стали весьма популярны механизмы, которые путём долгих и сложных действий выполняли неожиданно простые задачи, чем создавали комический эффект.

Эта машина получила своё название от имени американского карикатуриста и изобретателя Руба Голдберга и английского художника Уильяма Робенсона, которые использовали данные машины в своих работах.

Рубен – Гаррет – Люциус Голдберг родился в Сан – Франциско. Отец мальчика мечтал, что тот станет инженером. Но выучившись и полгода проработав по профессии решил сменить род деятельности и устроился работать художником в местной газете. Чуть позже молодой Голдберг уезжает в Нью – Йорк , где его рисунками заинтересовываются газетные синдикаты. Его карикатуры с удовольствием покупали различные издания.

Голдберг разделил свои работы на несколько циклов, но самый известный цикл изобретений безумного профессора Люцифера Горгонзолы. Это и автоматическая салфетка, и первая подушка безопасности, и необыкновенная точилка для обыкновенных карандашей.

Если в США необычные машины придумывал Голдберг, то в Англии подобные изобретения демонстрировал художник Вильям Робинсон. Свои идеи он черпал из жизни забывчивого и весёлого персонажа из серии книг Нормана Хантера «Профессор Бранестаум».

В СССР изобретением необычных машин и механизмов занимался художник Александр Семёнов, долгие годы он рисовал их для детского журнала «Мурзилка».

Машины Голдберга были очень популярны в середине ХХ века. Существует ряд конкурсных соревнований по изготовлению самых необычных машин. Так в 1949 году в одном из университетов Индианы (США) возникла традиция подобных соревнований между студентами инженерами. Они проходили до 1956 года, а потом возобновились в 1983 году, но уже для всех студентов. Подобные чемпионаты не теряют своей популярности и в наше время.

В России соревнования и чемпионаты по изобретению машин Голдберга тоже имеют большую армию поклонников. Первая масштабная «Мастерская Голдберга» в России была организована в июне 2017 году одновременно в Москве и Санкт -Петербурге. В ней приняли участие более ста студентов. А уже осенью этого же года большой «Кубок Голдберга» объединил студентов из 26-и регионов нашей страны.

1.2 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗКОНЫ ФИЗИКИ ДЕЙСТВУЮЩИЕ В МАШИНЕ ГОЛДБЕРГА

- Принцип Домино основывается на распространении по цепи действия, на которое влияет небольшие изменения первого элемента цепи и вызывает аналогичные изменения соседних элементов. Воздействие на каждый следующей элемент происходит в линейной последовательности, пока цепочка не закончится.

Термин «Принцип домино» обычно используется в качестве описания механического воздействия по аналогии с падающими костяшками домино.

- Цепная реакция – последовательность действий, в которых реакционноспособный или побочный объект вызывают ряд дополнительных реакций. Воздействие одного объекта на другой приводит к самоусиляющейся цепи событий.

- Механическая энергия – это способность тела или системы взаимодействующих тел совершать работу (движение), переходящее из одной формы в другие.

• Кинетическая энергия – это энергия, которой обладает движущееся тело. Она зависит от его массы и скорости.

• Потенциальная энергия – это энергия взаимодействующих тел.

Законы физики действующие в простейшей машине Голдберга:

• Закон сохранения и превращения энергии

Данный закон основывается на теории, что энергия ниоткуда не возникает и никуда не исчезает. Она лишь переходит их одного состояния в другое или от одного тела к другому;

• Закон всемирного тяготения гласит, что каждая частица притягивает каждую другую частицу во Вселенной;

• Равноускоренное движение –это движение, при котором вектор ускорения не меняется по модулю и направлению. Например: машина или велосипед, которые катятся под гору;

1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАШИНЫ ГОЛДБЕРГА

Рубен Глдберг, чьё имя носят необычные машины, являлся свидетелем создания и становления кинематографа и изобретения компьютера. Ему посчастливилось стать сценаристом одного из фильмов, в котором продемонстрировали одно из его творений в действии. В дальнейшем машины Голдберга не однократно попадали на экраны как в кинофильмах, так и в мультфильмах.

Одним из ярких примеров машины Голдберга в действии является сюжет фильма «Назад в будущее» 1985 года, в котором профессор создаёт сложный механизм для того, чтобы накормить пса Эйнштейна.

В мультфильме «Лето кота Леопольда» мы тоже можем наблюдать подобный механизм. Желая напакостить Коту Леопольду мышата хотят сбросить ему на голову арбуз. Для этого они вешают бутылку с молоком, взяв которую кот опрокидывает чайник, вода наполняет стакан стоящий на весах, и приводит в движение шарик. Шарик в свою очередь, освобождает тетиву лука и запускает стрелу. Стрела запускает движение пилы, а та в свою очереди режет верёвку, на которой висит арбуз.

А в мультфильме «Ну, погоди!» (12 выпуск) Волк запускает цепную реакцию выстрелом из катапульты. Ядро попадает в стену, затем в лучника, тот запускает стрелу, которая попадает в стражника с копьём.

Очень часто машина Голдберга используется в мультфильме «Том и Джери».

Мультипликаторы очень любят использовать изобретения Голдберга для того, чтобы напакостить, но за частую в яму попадает тот, кто её и вырыл.

Иногда изобретения в стиле Голдберга можно увидеть в научно-развлекательных передачах. Там где исследование и наука непременно найдётся место для машины Голдберга.

В рекламе и компьютерных играх так же эти удивительный машины находят себе место. На сегодняшний день машины Голдберга всё чаще и чаще можно встретить именно в компьютерных играх.

Сегодня в продаже можно найти наборы для строительства машины Голдберга. Стоит проявить немного фантазии и упорства, и ты становишься изобретателем, инженером и конструктором.

1. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАШИНЫ ГОЛДБЕРГА

Заинтересовавшись данной темой я решил самостоятельно смоделировать и привести в действие машину Голдберга «Запуск гоночного болида».

Свою машину я решил строить из подручных материалов.

В ход пошли:

• машина на пульте управления, она приводила в движение теннисный

шарик;

• декоративные пластиковые уголки, которые остались после ремонта;

• гофрированный шланг;

• деревянный конструктор;

• гоночная машинка.

На первый взгляд кажется, что запустить механизм не представляет особого труда, но как оказалось позже, это достаточно трудный процесс.

Над конструированием машины Голдберга я работал вместе с папой. Механизм и последовательность цепной реакции мы придумали достаточно быстро, а вот над строительством и запуском машины пришлось потрудиться достаточно долго. Детали машины постоянно приходилось укреплять, придавать им правильный угол наклона, чтобы теннисный шарик катился с нужной скоростью. Более десяти раз нам приходилось переделывать конструкцию. Но всё же наши труды увенчались успехом и нам удалось запустить механизм.

Во время защиты проекта в классе я показал видео с моей машиной Голдберга одноклассникам. Многим понравилось и мы решили построить подобную машину в классе. Но теперь наша машина приводила к взрыву воздушного шара, поэтому назвали мы её Машина Голдберга «Большой взрыв».

Для изготовления этой машины мы тоже взяли подручные материалы:

• картон

• скотч

• лёгкий пластилин

• теннисный шарик

• шарики от подшипников

• гофрированные трубки

• игру «Цари Башня»

• иголку

• Воздушный шарик

В изготовлении этой машины нам помогала наша учительница. По объёмам вторая конструкция получилась не такая внушительная, как первая, но не менее интересная.

ВЫВОД

За время работы над своим проектом я узнал много нового и интересного из области физики, проявил себя в роли инженера – изобретателя и конструктора. Провёл время вместе с папой, работая над нашей машиной.

Я доказал на практике, что в домашних условиях, используя подручные материалы, фантазию и терпение можно построить машину Голдберга, чем подтвердил гипотезу нашего проекта.

Познавать машину Голдберга было достаточно сложно, но очень интересно. Работа над машиной увлекает и придаёт азарт, начав работать над ней ты не можешь остановиться не добившись своей цели.

Считаю, что совместная работа над подобными механизмами объединяет тех, кто над ней трудится и не важно папа это или одноклассники. Получив опыт подобного конструирования дома или в рамках школы можно попробовать свои силы и в более серьёзных мероприятиях, конкурсах разного уровня.

Тот, кто однажды увидел машину Голдберга в действии, влюбится в неё и будет гореть желанием попробовать сконструировать самостоятельно. Главное – не сомневаться в своих силах!

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%B0_%D0%93%D0%BE%D0%BB%D0%B4%D0%B1%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B0

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

3.  Юрий Иванов. Машины Голдберга. История ненаучного поиска // Лучшие компьютерные игры. — 2009. — № 94

4. . https://kartaslov.ru/%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0/%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BF+%D0%B4%D0%BE%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%BE

.

8