Зубчатая передача в автомобиле помогает переносить движение наиболее эффективным образом. Это происходит при передаче крутящего момента от коленчатого вала (связывающего двигатель и колеса) на другой, называемый карданным валом. Последний вращается медленнее коленчатого и позволяет автомобилю распоряжаться энергией движения — менять скорости и тягу, что необходимо, скажем, при старте и начальном разгоне или при подъеме на крутую горку. За изменение скорости вращения обоих валов отвечает коробка передач. Когда водитель меняет скорость, зубчатые колеса, соединенные с коленчатым валом, взаимодействуют с другими зубчатыми колесами, связанными с карданным валом. Эти шестеренки имеют различное число зубцов, потому и способны оборачиваться вокруг своих осей с различной скоростью. Как такое происходит, вы увидите в ходе первого из предстоящих экспериментов. Второй продемонстрирует, каким образом шестеренки работают в автомобиле. Большее колесо из гофрированного картона имеет и больше зубцов, чем два других колеса, поменьше.
Нарисуем шестеренки
Вам понадобится:
Циркуль; линейка; карандаш; лист белой бумаги формата А4; черная ручка; ножницы; лист тонкого картона формата А4; две полоски гофрированного картона; клеящая лента; три разноцветных фломастера.
Начертите циркулем на бумаге круг диаметром 14 см. Обведите его ручкой и вырежьте. Затем начертите, обведите и вырежьте из картона круг диаметром 11 см.
По шаблону сделанных кругов склейте колеса из полосок гофрированного картона. Проделайте в малом колесе отверстие достаточно широкое, чтобы в него входил кончик фломастера. Прокрутите малое колесо внутри большого, отследив его движение фломастером.
Проделайте второе отверстие в малом колесе. Прокрутите его в большом колесе, отмечая движение фломастером, как и на прошлом шаге, но другим цветом. Сделайте третье отверстие и повторите движение, отмечая его фломастером третьего цвета.
Механизм стремя шестеренками
Вам понадобится:
Циркуль; линейка; карандаш; лист картона формата А4; ручка; ножницы; три полоски гофрированного картона; скотч; лист фибрового картона формата А4; белый клей и кисть для него; деревянная шпонка длиной 6 см и диаметром 12 мм; три кнопки с большими шляпками.
Нарисуйте циркулем на картоне один круг диаметром 14 см и два круга диаметром по 11 см. Обведите их по контуру ручкой и вырежьте.
Аккуратно оберните картонные круги полосками гофрированного картона — одна полоска на каждый круг, гофрированной стороной наружу. Приклейте каждую полоску к своему кругу по его краю.
Положите самое большое из получившихся зубчатых колес на лист фибрового картона. Придерживая шестерню на месте, приклейте к ней изнутри отрезок шпонки, расположив его перпендикулярно плоскости колеса и не в центре, а поблизости от края. Теперь пусть конструкция высохнет.
Расположите все три шестеренки на листе фибрового картона таким образом, чтобы они соприкасались друг с другом. Прикрепите каждое колесо к картону кнопкой, воткнув ее по центру и оставляя колесам возможность вращаться.
Начните мягко крутить за шпонку-рукоятку большое зубчатое колесо. Как только оно станет вращаться, два других, соединенных с ним и расположенных на одной основе в виде листа фибрового картона, тоже будут вращаться.
Крутя сделанные вами шестеренки, обратите внимание, что они движутся в противоположных направлениях. У вас в руках — механизм, в котором три шестеренки связаны и передают движение от одной к другой, в точности как это происходит в автомобильном моторе.