Машиностроение и робототехника версия 2.0

Машиностроение и робототехника версия 2.0
Андрей Викторович Шейн

Книга представляет собой практикум по изучению механизмов с использованием конструктора LEGO WeDo 2.0.Одна из задач практикума – связать теорию и практику, механизмы и модели. В учебном пособии материал изложен по принципу "от простого к сложному". От изучения простых механизмов до более сложных в исторической последовательности: как люди изучали механизмы, производили поиск, совершенствовали и придумывали новые. Использование практикума при организации учебных занятий внеурочной деятельности и кружков технической направленности позволит учащимся развить интерес к механике, машиностроению, к моделированию; даст представление об автоматизированных технических системах; позволит собрать собственные модели, реализуя новые механизмы. Материал можно применять при организации как исследовательской, так и проектной деятельности. Книга рассчитана на возраст детей 9-17 лет, может быть полезна руководителям кружков технической направленности, учителям технологии и просто заинтересованным людям.

Андрей Шейн

Машиностроение и робототехника версия 2.0

Предисловие

Дорогой друг!

В практикуме ты найдешь много интересных идей, сможешь погрузиться в увлекательный мир LEGO® Education WeDo 2.0. Познакомишься и с простыми механизмами и сложными, с некоторыми характеристиками машины, и сможешь осознать сложность их реализации, а также увидишь, как они используются в машиностроении и робототехнике.

Практикум позволит решить некоторые вопросы механики (передача крутящего момента в различных плоскостях и под различным углом, преобразование крутящего момента в линейное движение), робототехники (создание шагающего робота на четырёх ногах, на двух ногах с опорой, на двух ногах). Знакомясь с характеристиками автомобиля, ты осознаешь общую картину многогранности машины. Реализуя шагающего робота, познакомишься с основными методами его сборки, посредством использования различных механизмов (одного или сразу нескольких).

В практикуме ты будешь конструировать с помощью LEGO® Education WeDo 2.0, моделировать в программе LEGO® Digital Designer 4.3, проводить исследования в программе «Живая геометрия».

Внимание! К основному набору LEGO® Education WeDo 2.0 для сборки моделей потребуются восемь дополнительных деталей (кулачок или похожих на него).

Практикум состоит из теоретической и практической части. В каждой из них ты найдёшь интересные вопросы, на которые нужно ответить.

Рассмотри условные обозначения, которые использует автор:

– дополнительный материал, который нужно найти.

– выполнить проект или провести исследование.

– создать 3d модель в одной из программ: LegoDigitalDesigner 4.3, BricklinkStudio 2.0 или других.

Выполняя задания практикума, ты сможешь не только исследовать различные области наук, но и реализовать проектную деятельность.

В книге ты также найдешь много полезных идей для сборки собственных моделей.

Удачи при сборке!

Глава 1. Знакомство с простыми механизмами. Основные теоретические сведения о моделировании

§1. Механика от античности до наших дней

Началом расцвета механики как науки можно считать XVII век – век бурного развития математического естествознания. Именно тогда сформировались основные законы классической механики. Однако зарождение механических знаний относится к глубокой древности, а термин «механика» применялся в античном мире. Правда, ему в течение долгого времени, по крайней мере, до середины XVII в, придавали иной смысл.

Происходит он от древнегреческого слова «mechane», которым называли все искусно придуманное, понимая при этом механическое искусство. Это относилось как к различным машинам и механизмам, так и вообще к «хитроумным» изобретениям. Слово «mechane» употреблялось и в более узком смысле.

Механизмы в театре

Первоначально оно обозначало название подъемных машин, в частности машин, с помощью которых в греческих театрах поднимали и опускали актеров, и вообще механизмов, позволяющих посредством силы поднимать значительные тяжести на достаточно большую высоту.

Позже этим словом стали называть различные метательные машины, применявшиеся в античной технике.

Онагр

В настоящее время теория машин и механизмов является одним из разделов механики, а название «механика» распространено на науку о всех видах механического движения. [4]

Подготовьте реферат или презентацию по одной из тем.

– Водяная мельница – первая машина в мировой истории.

– «Механические проблемы», приписанные Аристотелю.

– Использование простейших механизмов для создания военных машин.

– Архимедов винт.

– Филон Византийский «Свод механики».

– Ктесибий поршневой насос.

– Герон Александрийский и его работы.

– Марка Витрувия, архитектор эпохи Августа.

– «Математическое собрание» Паппы Александрийского.

– Механик эпохи эллинизма Клавдий Птолемей.

– «Книге знаний» Ибн-Сина.

– «Ключи наук» Абу Абдаллаха ал-Хорезми.

– «Книга о механике» – трех братьям Бану Муса.

– Трактаты Иордана «О тяжестях», «Элементы доказательств, относящихся к тяжестям».

– Буридан переменная «сила импетуса».

– Труд Николо Тартальей «новая наука».

– Гвидо Убальди дель Монтет «Книга о механике» и «Замечания по поводу трактата Архимеда «О равновесии плоских фигур».

– Творчество Бенедетти как существенная веха на пути к созданию классической механики.

– Влияние гелиоцентрической системы Н. Коперника на развитие механики.

– «Механика» Эйлера.

– «Аналитическая механика» Лагранжа.

– Трактат о простых машинах Декарта.