Planetārās zondes nosēšanās

Rediģēts: 19/04/2018 | skatīts : 112 reizes

Planetārās zondes nosēšanās

Mērķis:

Izveidot ierīci, kura spējīga pasargāt ļoti jūtīgus instrumentus un astronautu (olu) piezemējoties uz planētas virsmas.

Apraksts:

Lai izpildītu šo uzdevumu, mums noderētu nedaudz izpētīt fizikas likumus, kuri uzdevuma gaitu ietekmēs. Svarīgākie spēki, kuri ietekmēs mūsu zondes nolaišanās ātrumu ir gravitācijas spēks un gaisa pretestība. Gravitācija ir mijiedarbība starp jebkuriem diviem ķermeņiem, kuriem piemīt masa. Jo smagāki ķermeņi mijiedarbojas, jo lielāks ir pievilkšanās spēks starp tiem.
Pateicoties Zemes gravitācijas spēkam, objekti ar masu triecās Zemei virsū. Jo lielāks objekta attālums no Zemes, jo lielāku ātrumu tas paspēj uzņemt pirms ietriekšanās Zemē.
Gaisa pretestība savukārt ir parādība, kas novērojama, jo gaisā esošās molekulas pretojas objekta kustībai caur to. Reizēm gaisa pretestības bremzējošais efekts ir nevēlams, piemēram, motosportā. Šādos gadījumos mašīnām cenšas veidot plūdlīnijas formu, lai gaiss pēc iespējas brīvāk plūstu gar tās sāniem. Tomēr ir gadījumi, kad gaisa pretestība ir noderīga, piemēram lai samazinātu objekta ātrumu. Gaisa izdarītā pretestība galvenokārt ir atkarīga no virsmas laukuma, kas ir perpendikulārs kustības virzienam.
Šajā nodarbībā galvenais uzdevums ir panākt, lai ola kritienā nesaplīstu. No Ņūtona likumiem un spēkiem, kas darbojas uz olu, izriet, ka komandām ir divi galvenie rīcības ceļi: samazināt olas krišanas ātrumu un samazināt trieciena spēku, kas iedarbosies uz olu.
Lai samazinātu krišanas ātrumu, jāpalielina virsmas laukums, uz ko darbojas gaisa pretestība, lai tā efektīvāk bremzētu kapsulu. To var darīt, piemēram, izveidojot izpletņa formu vai lidojošā šķīvīša formu. Šeit jāatceras, ka liels virsmas laukums nozīmē arī lielāku masu, tapēc izpletņi veidoti no materiāliem, kas ir pēc iespējas vieglāki un plānāki. Lai izpletnis būtu efektīvs, ola jāmet no vismaz 3 metru augstuma, lai nelielā gaisa pretestība paspētu nobremzēt krišanas ātrumu.
Lai olai būtu lielākas iespējas izdzīvot, dalībniekiem savai olai jānodrošina kaut kas, kas palīdzēs absorbēt daļu no trieciena spēka. Ļoti labi to nodrošina konstrukcijas, kas veido “kājiņas” vai barjeru, kas saskarās ar zemi pirmās un nevada trieciena spēku uz olu, bet gan paralēli tai. Vate vai kāds cits amortizējošs materiāls palīdzēs olai noturēties kapsulā, kad tā saskarās ar zemi, neļaujot sadursmes brīdī atsisties pret pašu kapsulu un saplīst. Šādi, piemēram, dabā dzeņi pasargā savas smadzenes, kaļot koku - tās atrodas īpašā blīvā šķidrumā, kas nodrošina, ka trieciena brīdī tās inerces dēļ nesitīsies pret galvaskausu un netiks traumētas.

Materiāli:

Var izmantot visu, kas pie rokas! Mēs iesakam izmantot lētus materiālus, ar kuriem viegli strādāt, piemēram:

A4 lapas
Papīra līmlente
Papīra glāzītes
Balons
Maisiņš
PET pudele
Audums
Saldējuma kociņi
Gumijas Vate
Salmiņi

Vēl būs nepieciešami arī:
Šķēres
Flomāsteri
1-3 olas

Darba gaita:

1) Izplāno, kāda veida zonde tev šķiet būs vislabāk piemērota šai misijai.
2) Sagādā visus nepieciešamos materiālus savai zondei. Ja esi izlēmis, ka lietosi izpletni, atrodi tam piemērotu materiālu. Ja mēģināsi absorbēt daļu trieciena, atrodi kaut ko mīkstu!
3) Laiks ķerties pie darba! Uzbūvē zondi un ievieto tajā olu.

Eksperiments:

Laiks startam! Pārbaudi, no cik liela augstuma tava zonde ir spējīga pasargāt kosmonautu-olu! Pamēģini zondi nomest no acu augstuma, no otrā stāva loga, vai pat piektā stāva loga! Izpletņi mēdz darboties labāk zondei krītot lielāka augstuma. Ja izmanto izpletni, izmēģini zondi nomest gan no acu augstuma, gan no augstākā sev pieejamā punkta.

Rakstam pievienotās birkas