Задача №16 Магнитная пушка

Содержание

Слайд 2

Условие задачи

Выстройте в ряд стальные шарики, притянутые сильным магнитом. Если запустить еще

Условие задачи Выстройте в ряд стальные шарики, притянутые сильным магнитом. Если запустить
один шарик так, чтобы он ударил по линии, то конечный шарик вылетит из линии с большой скоростью.

Насколько велика может быть эта скорость? Как она зависит от положения магнита в цепочке?

Слайд 3

План решения

Как это работает?
От чего зависит скорость вылетающего шарика?
Математическая модель;
Многоступенчатая модель.

План решения Как это работает? От чего зависит скорость вылетающего шарика? Математическая модель; Многоступенчатая модель.

Слайд 4

Качественная модель

 

 

 

 

 

Качественная модель

Слайд 5

Экспериментальная установка

1 – канал;
2 – закрепленный магнит;
3 – ударяющий шарик

Радиусы используемых шариков,

Экспериментальная установка 1 – канал; 2 – закрепленный магнит; 3 – ударяющий
[мм]:
3,35
4,3
4,7
6,25
7,25
9,5

Слайд 6

Измерения скорости

N1

 

Магнит должен находиться
первым в ряду

Измерения скорости N1 Магнит должен находиться первым в ряду

Слайд 7

 

 

 

 

 

Слайд 8

 

 

Параметры установки:
Количество шариков после магнита: 3;
Количество шариков перед магнитом: 0;
Постоянный тип используемого

Параметры установки: Количество шариков после магнита: 3; Количество шариков перед магнитом: 0; Постоянный тип используемого магнита.
магнита.

Слайд 9

Математическая модель

 

 

 

 

 

 

 

 

n balls

Может передаться через цепочку

n шариков

Математическая модель n balls Может передаться через цепочку n шариков

Слайд 10

Конечная формула

 

 

 

 

 

 


 

Конечная формула …

Слайд 11

Скорость: теория VS эксперимент

R = 4,7

R= 6,25

R = 3,25

Радиусы шариков, [мм]:

- теория

-

Скорость: теория VS эксперимент R = 4,7 R= 6,25 R = 3,25
эксперимент

Слайд 12

Отлёт нескольких шариков

Причины:
Большое трение;
Значимость вращательной составляющей;

Шарики:
Шарики для пинг-понга;
Радиус = 4 см;

Отлёт нескольких шариков Причины: Большое трение; Значимость вращательной составляющей; Шарики: Шарики для

Слайд 13

Multistage setup

240 fps

Multistage setup 240 fps

Слайд 14

Многоступенчатая установка

Параметры установки::
Количество шариков после магнитов: 3 шт;
Радиус шариков = 4,7 мм;
Постоянный

Многоступенчатая установка Параметры установки:: Количество шариков после магнитов: 3 шт; Радиус шариков
тип кубических магнитов;

Слайд 15

Выводы

Положение магнита: в начале ряда
Оптимальный радиус: наименьший (r=3,25 мм)
Оптимальное количество шариков: 5

Выводы Положение магнита: в начале ряда Оптимальный радиус: наименьший (r=3,25 мм) Оптимальное
(для оптимального радиуса)
Макс. скорость (для одной ступени) = 2,7 (±10%)
Многоступенчатая установка: 2 → 3,3 → 3,9 м/с

Слайд 16

Спасибо за внимание

Спасибо за внимание

Слайд 17

Приложение 1

 

Приложение 1

Слайд 18

Приложение 2

Приложение 2

Слайд 19

Приложение 2

1 – основание;
2 – ударяющий шар;
3 – магнит;
4 – бумажн. проставки;
5

Приложение 2 1 – основание; 2 – ударяющий шар; 3 – магнит;
– отлетающий шарик;
6 – динамометр.

R=4,3mm

Слайд 20

Приложение 3

1 –base
2 –striking ball
3 –duct (groove)
4 – fixed ball
5 –pulling off

Приложение 3 1 –base 2 –striking ball 3 –duct (groove) 4 –
ball