یک لحظه صبر کن که جدول به پا شده است\!

چگونه برای ساخت “سحر و جادو” گرانش-هجوم سازه—با لگو بادبادک رشته فیزیک.

شاید شما دیده می شود یکی از این “شناور” جداول در اینترنت. آنها نگاه دیوانه چرا که در نگاه اول به نظر می رسد مانند جدول ایستاده است تا در رشته به جای در جامد ، آن است که غیر ممکن است, راست? منظورم این است که شما می توانید بکشید رشته به چیزی اتفاق می افتد اما هر کس موافق است که فشار در یک رشته بیهوده است. پس چرا آن را نمی کند سقوط ؟

البته سحر و جادو نیست, آن را فقط فیزیک. این ساختار یک مثال از یک tensegrity سیستم—یک اصطلاح ابداع شده توسط باکمینستر فولر—که بدان معنی است که یکپارچگی خود را و یا ثبات می آید از تعادل عناصر تحت تنش است.

اینجا است که من ساخته شده از بلوک های لگو بله من حتی می توانید با قرار دادن یک کتاب در بالای آن است.

اگر شما نگاه از نزدیک و در مورد آن فکر می کنم شما شروع به دیدن آنچه که در اینجا. در حالی که یک جدول معمولی باقی می ماند تا آنجا که میز هل پایین با وزن گرانش در برخی از سفت, پاهای, این یکی با هم برگزار شد توسط یک تعادل نیروهای کشیدن در جهات مختلف. آن رشته را در سمت چپ در واقع کشیدن!

بیایید کشف کردن دقیقا چگونه این جدول سحر و جادو کار می کند, پس از آن من به شما نشان می دهد چگونه به ایجاد یکی از خود را به مبهوت و مات کردن پناهگاه خود را در محل جفت.

دو شرایط تعادل

اگر یک شی در حال استراحت است (به این معنی که آن را نه شتاب) ما می گویند آن را در یک حالت تعادل است. این به این معنی که پس از دو شرایط باید درست باشد:

F net equals 0
تصویر: Rhett Allain

اولین معادله می گوید که نیروی کل شی (Fخالص ) باید اضافه کنید تا به صفر بردار. بله نیروی بردار است (به این معنی که این تعریف در بیش از یک بعد) به عنوان نشان داده شده توسط فلش بر روی نماد است. مشابه صفر بردار که فقط به این معنی است که نیروی کل را به صفر در تمام جهات.

دوم معادله کمی پیچیده تر است. آن را می گوید که مجموع گشتاور (τخالص ) در مورد برخی از نقطه o (هر نقطه که شما می خواهید) باید اضافه کنید تا به صفر بردار. این دو صفر وکتورهای متفاوت هستند که در آنها واحدهای مختلف—نیوتن به نیروی کار و نیوتن-متر گشتاور.

گشتاور پیچیده است اما در اینجا شما فقط می توانید فکر می کنم از آن به عنوان یک “چرخاندن” نیروی. ارزش یک گشتاور بستگی به مقدار نیروی اعمال شده و جایی که آن را اعمال می شود. در اینجا یک مثال ساده است. فرض کنید شما در حال کشیدن در دسته یک آچار برای سفت کردن یک پیچ مثل این:

a wrench lightning a bolt
تصویر: Rhett Allain

این امر تولید گشتاور (دور پیچ) در جهت عقربه های ساعت با یک قدر:

the torque magnitude equals F times r sine theta
تصویر: Rhett Allain

در اینجا F نیروی اعمال r فاصله از محور چرخش و θ زاویه که در آن شما را بکشد. (اگر شما جلو راست پایین در اینجا گناه 90° = 1 و این ساده به τ = Fr.) بنابراین وجود شما آن را دارند. که گشتاور. اگر یک جسم در تعادل و سپس مجموع چرخاندن در جهت عقربه های ساعت گشتاور باید برابر گشتاور در خلاف جهت عقربه.

چگونه کار می کند

بیایید ببینید که چگونه این ایده از تعادل کار با شناور جدول. در اینجا ساده نمای جانبی از ساختار همراه با یک جداگانه نمودار نیروها فقط در قسمت بالا.

two diagrams showing the forces of the floating tables
عکس: Rhett Allain

شما می توانید سه نیرو اقدام در جدول. برای اولین بار است که رو به پایین کشیدن نیروی گرانشی (میلی گرم). اگر چه نیروی گرانشی تعامل با همه بخش هایی از رومیزی معلوم شود که معادل با داشتن فقط یک نیرو واقع در مرکز ثقل (اشتقاق در اینجا).

بعدی نیروی برچسب T1. این است که به سمت بالاکشیدن از تنش آبی براکت. رو به بالا تنش در این رشته در وسط چیزی است که نگه می دارد همه چیز. وجود دارد یکی دیگر از تنش برچسب T2. این رو به پایینکشیدن نیروی. بله شما باید به جلو و پایین در اینجا برای حفظ جدول ایستاده; در غیر این صورت این امر بیش از نوک به سمت چپ.

(واقعا وجود دارد و دیگری رو به پایین کشیدن رشته در سمت راست است که شما نمی توانید ببینید در این نمایش اما ما فقط می توانید با ترکیب این دو برای تجزیه و تحلیل.)

در حال حاضر ما می خواهیم قطعه بالا به ثابت و بنابراین ما می توانید با قرار دادن این نیروها به تعادل معادلات. پس از این سه نیرو را در حالت عمودی (y) جهت ما می توانیم چشم پوشی افقی (x) ابعاد. که ساده همه چیز. در اینجا کل نیروهای y جهت:

T 1 minus mass times g minus t 2 equals zero
تصویر: Rhett Allain

واقعا این را بگویم ما بسیار است. همه از آن می گوید این است که به سمت بالا کشیدن تنش باید برابر با دو به سمت پایین نیروهای گرانش و دیگر تنش).

اما آنچه در مورد مجموع گشتاور? اگر جسم در تعادل شما می توانید انتخاب کنید هر نقطه بر جسم را محاسبه گشتاور. من قصد دارم برای انتخاب نقطه ایکه در آن به سمت بالا کشیدن رشته متصل است. و من می گویم در جهت عقربه های ساعت گشتاور منفی هستند ارزش و خلاف جهت عقربه مثبت هستند.

برای به دست آوردن گشتاور ناشی از نیروی به یاد داشته باشید که τ = Fr. اما از آنجا که فاصله (r) برای T1 صفر باشد در نتیجه این تنش در صفر گشتاور.

بنابراین در حال حاضر تنها با دو نفر دیگر از نیروهای این تنها راه برای گشتاور به جبران یکی به جلو و در جهت عقربه های ساعت و دیگری به جلو عقربه های ساعت. T2 کشیدن پایین در سمت راست که ایجاد یک گشتاور منفی در اطراف نقطه o از T2 r2. اما نیروی گرانشی میلی گرم نیز پایین می کشد—ما نمی توانیم تغییر دهیم. این بدان معناست که مرکز ثقل بالا پلت فرم است در طرف دیگر از مرکزی حمایت از رشته است. بنابراین در اینجا ما تعادل گشتاور معادله:

m times g times r of g minus T of 2 times r of 2 equals zero
تصویر: Rhett Allain

که کلید همه چیز: مرکز ثقل از “شناور” میز و نیروی رو به پایین T2 باید در طرف مقابل از تعلیق مرکزی رشته است. آن را در واقع نه این که پیچیده مناسب است ؟

ساخت شناور خود را در جدول!

در حال حاضر که شما را در درک چگونه کار می کند, شما می توانید خودتان ایجاد. در این ویدئو من به شما نشان دهد که چگونه به آن را انجام دهد فقط با نوع معمولی لگو قطعات شما احتمالا در خانه.

در تئوری شما همچنین می توانید ساخت یک شناور جدول با تنها رو به بالا کشیدن رشته در وسط, اگر مرکز ثقل بود دقیقا در بالای نقطه ای که در آن رشته متصل است. اما این امر می تواند ناپایدار است. فقط با یک فشار مرکز ثقل را تغییر و به سمت و همه چیز خواهد سرنگونی بیش از.

فوق العاده اندازه من

می تواند شما را پشته هر آنچه شما می خواهید در بالای این جدول ؟ جواب منفی وجود دارد محدود به حداکثر تنش در این رشته (و در آن کمی حمایت قلاب). همانطور که شما اضافه کردن توده در بالا رو به پایین کشیدن string ممکن است به افزایش تنش برای جلوگیری از اوج بیش از. سپس به سمت بالا کشیدن رشته است و برای جبران این اضافه بار به عنوان به خوبی به عنوان اضافی تنش کشیدن پایین به تعادل آن است. اگر این نیرو بیش از رشته می تواند اداره کند که آن را—آن را خواهد شکست و سقوط است.

آنچه در مورد اندازه فوق العاده شناور جدول است که می تواند حمایت از یک ماشین ؟ آیا این ممکن است ؟ آره. شما فقط نیاز به مطمئن شوید که هر دو پلت فرم ها و کابل ها هستند به اندازه کافی قوی برای اعمال به اندازه کافی تنش و بدون شکستن. آن خواهد بود بسیار سرد را ببینید.


بزرگ تر سیمی داستان
  • برای اجرای بهترین ماراتن در سن 44 من تا به حال به پیشی جستن گذشته من
  • آمازون کارگران توصیف روزانه خطرات در یک بیماری همه گیر
  • استفان ولفرام شما را دعوت به حل فیزیک
  • باهوش رمزنگاری می تواند به حفاظت از حریم خصوصی تماس-برنامه ردیابی
  • همه چیز شما نیاز به کار از خانه مانند یک حرفه ای
  • 👁 AI آشکار بالقوه Covid-19 درمان است. به علاوه: دریافت آخرین اخبار AI
  • 🏃🏽♀️ می خواهید بهترین ابزار برای دریافت سالم است ؟ ما را بررسی کنید دنده تیم میدارد برای تناسب اندام بهترین انتقالها دنده در حال اجرا (از جمله کفش و جوراب) و بهترین هدفون

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.net

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>