Koumej dál Soukolí

KOUMEJ DÁL – Soukolí

Skvělé, je vidět, že tě soukolí zaujalo. Mám pro tebe zde ještě množství výzev a koumáckých otázek, na které ti může koumadlo pomoci odpovědět.

Koumavé výzvy a otázky:

S parťákem nahlas počítej za kolik kol se klokan a gepard (vrchní a spodní kola) vrátí do původní pozice

(50/49)

Co se stane, když mezi dvě kola vrazíme jedno další navíc? Mění se síla, rychlost nebo směr?

(SMĚR ANO, změní se směr, předtím se otáčela opačně (od sebe nebo k sobě, ale s mezikolem se první a poslední kolo otáčejí stejným směrem. SÍLA A RYCHLOST ANO i NE, přidání mezikola obvykle nemění převod mezi prvním a posledním kolem, takže výsledná rychlost i síla zůstávají stejné.. Může se ale pohyb zrychlit nebo zpomalit a také se může změnit síla. To záleží na hlavně velikost a počet zubů prvního a posledního kola. Mezikolo pouze přenáší pohyb dál a mění směr otáčení.)

Proč se jezdíme do kopce na kole na jedničku?

Na kole se rozjíždíme na jedničku, protože to bude méně náročné. Potřebujeme vyvinout menší sílu na to, abych těleso dala do pohybu. Budu tedy točit vícekrát ale bude mě to stát méně sil.

Proč se auto rozjíždí na jedničku a ne na pětku?

U auta je to podobné. Zde se rozjíždíme na 1, což nám umožní sice pomaleji ale také mnohem snáz uvést auto do pohybu malý převod = lehké šlapání / velká síla / malá rychlost.

Proč je na kole tolik různých ozubených kol? (velikostí, počtem zubů)

Můžeme pomocí přehazovačky měnit, která ozubená kola v daném okamžiku využíváme a tedy jak náročné je pro nás šlapání (jakou sílu musíme vyvinout, abychom se pohybovali) a jakou rychlostí jedeme

Představ si, že největší kolečko by bylo ještě 10x větší, jak by snadně/obtížně by se otáčelo?

Desetkrát větší kolečko by se otáčelo velmi obtížně, musela bych dodat velikánskou sílu a to relativně dlouho, než by se vůbec dalo kolo do pohybu

Jaký je převodový poměr mezi velkou a malou ručičkou analogových hodin? Kolikrát protne minutová ručička 12 než se uběhne jedna hodina?

Minutová ručička (hnací z pohledu rychlosti) oběhne ciferník za 1 hod. Hodinová (hnaná) oběhne ciferník za 12 hodin. Minutová ručička se tedy pohybuje přesně 12x rychleji než hodinová. Převod na hodinách je tedy 1:12.

Příručka pro učitele - Soukolí

Obsah příručky

náplň - co vše můžete koumadlem vysvětlit, ukázat
sadu výzev, koumáckých a aplikačních otázek
využití v hodinách: Jak by mohla vypadat hodina? (1-2 vyučovací hodiny)
aplikace a příklady, kde se využívá převodů a soukolí

1. Co vše lze koumadlem vysvětlit a ukázat?

jednoduchý a složený převod
převodové poměry, (úhlová rychlost, není zcela vyplývající z koumadla, ale dá se využití při výuce pro lepší představivost)
využití rozdělení síly na více míst působení -> více menších zdrojů
vzoreček převodového poměru

2. Koumavé výzvy a otázky:

S parťákem nahlas počítej za kolik kol se klokan a gepard (vrchní a spodní kola) vrátí do původní pozice

(50/49)

Co se stane, když mezi dvě kola vrazíme jedno další navíc? Mění se síla, rychlost nebo směr?

Proč se jezdíme do kopce na kole na jedničku?

Proč se auto rozjíždí na jedničku a ne na pětku?

U auta je to podobné. Zde se rozjíždíme na 1, což nám umožní sice pomaleji ale také mnohem snáz uvést auto do pohybu malý převod = lehké šlapání / velká síla / malá rychlost.

Proč je na kole tolik různých ozubených kol? (velikostí, počtem zubů)

Představ si, že největší kolečko by bylo ještě 10x větší, jak by snadně/obtížně by se otáčelo?

Desetkrát větší kolečko by se otáčelo velmi obtížně, musela bych dodat velikánskou sílu a to relativně dlouho, než by se vůbec dalo kolo do pohybu

Jaký je převodový poměr mezi velkou a malou ručičkou analogových hodin? Kolikrát protně minutová ručička 12 než se uběhne jedna hodina?

jízdní kolo: mění se, jak moc náročné je jet do kopce, mám-l vpředu malé kolečko, to které poháníme nohama a vzadu velké, tak sice musíme šlapat rychle ale s malou námahou. Pokud by to bylo naopak, stačí šlapat pomaleji, ale bude nás to stát více sil.

3. Náplň hodiny

Pokud máte ve škole více koumadel, rozdělte děti do skupin a nechte je ve skupinách koumat. Poté je požádejte, aby to, jak funguje soukolí, převod a další koumadla představili vlastními slovy svým spolužákům.

Koumat mohou libovolně, pokud nebudou vědět, jak začít, lze využít seznam instrukcí na koumadle (vlevo dole):

UCHOP ozubené kolo a roztoč ho.
SLEDUJ, jak se zvířátka pohybují
UMÍSTI každé zvířátko do domečku
ZJISTI, v jakém pořadí zvířátka doběhnou do domečku
POZORUJ, kolikrát musíš kolem zatočit, aby se 2 vybraná zvířátka na ozubeném kole vrátila do původní pozice. Zkus různé dvojice.
PROZKOUMEJ jakou roli hraje počet zubů.

Pokud máte dostatek času, nechte je ještě vytvořit vlastní pomůcku, na které by žáci danou problematiku spolužákům představili.

Pokud nemáte časové či jiné možnosti, je možné vzít koumadlo do hodin jako výukovou pomůcku. Na každý bod je možné vyzvat jednoho či více žáků, ať daný úkol na koumadle provedou.

Doporučujeme pracovat s ní v tomto pořadí:

UCHOP ozubené kolo a roztoč ho (Zatočíme s jedním kolečkem -> hýbou se všechny)
SLEDUJ, jak se zvířatka pohybují (směr pohybu)
UMISTI každé zvířátko do domečku (příprava na další aktivitu)
ODSTARTUJ závod - zjisti, v jakém pořadí zvířátka doběhnou do domečku,
povšimněte si jednotlivých zvířátek, např. klokan a gepard se pohybují skoro stejně rychle, je tomu tak i ve světě.
POZORUJ, kolikrát musíš kolem zatočit, aby se 2 ozubená kola vrátila do původní pozice (toč vždy jen jedním ozubeným kolem)

zkus sousední kola
zkus i vzdálenější kola

získáte poměr otáčení = počet zubů => úhlová rychlost

6. PROZKOUMEJ jakou roli hraje počet zubů

Další rozšiřující informace:

Zde je možné zavést pojmy: hnaný (akce) -> hnací (ten, co se veze)
Základní vzorce - převodový poměr (i)

Z otáček kol: i=n1n2
Z počtu zubů: i=z2z1 tedy např. 20/10 = 2:1
Z průměrů kol / řemenic: i=D2D1

index 2 začí kolo hnané a 1 kolo hnací. Pokud Vám vyjde (i > 1), jde o převod do pomala. Pokud (i < 1), jde o převod do rychla. Platí, že čím menší je hnací kolo (méně zubů), tím vícekrát se musí otočit, aby jednou otočilo velkým hnaným kolem (více zubů)

4. Aplikace a příklady využití převodů a soukolí

Převody jsou součástí mnoha strojů či prvků a plní různé úlohy. Najdeme je v motorech v autech, na jízdním kole a dokonce i v motocyklech, hydraulických zvedácích či převodovkách. Jsou součástí mechanických hodinek, budíků, ale také otvíráků na konzervy, kuchyňských mlýnků, mixérů, aku vrtaček a v tiskárnách se starají například o pohyb papíru. Najdeme je také ve větrných elektrárnách, na bagrech, plynulý pohyb udržují na eskalátorech, ve výtazích nebo třeba na pásových dopravnících na letišti.

Související termíny

Převodovka – je strojní zařízení umožňující převod mezi hnacím a hnaným strojem, tj. technické zařízení, které mění rotační pohyb na rotační pohyb s obecně (ne nutně) jinou úhlovou rychlostí a točivým momentem,

Ozubený převod – jedná se o nejvýznamnější a nejrozšířenější druh převodových mechanismů, pracují na principu záběru (přenos sil tlakem) s bezprostředním dotykem spolu zabírajících členů; jejich nejjednodušší formou a základní stavební jednotkou pro složitější mechanismy je dvojice kol – soukolí.

Soukolí – je sestavené z hnacího a hnaného kola; menší se označuje pastorek, větší jako kolo.

Ozubené kolo – jde o strojní součást, kterou se převádí točivý pohyb a přenáší mechanická energie z jednoho hřídele na druhý.

Koumej dál Soukolí