چه چیزی ماشین را راه می‌اندازد؟
برادرِ کوچکِ مریم یک ماشینِ اسباب‌بازی دارد که باتری‌اش تمام شده است. مریم می‌خواهد برای او ماشینی بسازد که بدونِ باتری و بدونِ برق راه برود. اما اول باید بداند یک ماشین از چه بخش‌هایی درست شده و چه چیزی آن را به حرکت درمی‌آورد.
بخش‌های یک ماشین
ساده‌ترین ماشین سه بخش دارد:
- بدنه: جایی که همه‌چیز به آن وصل می‌شود و بار را نگه می‌دارد. می‌تواند یک تکه مقوا، یک جعبه‌ی کوچک یا یک بطریِ پلاستیکی باشد.
- چرخ‌ها: گِرد و هم‌اندازه، تا ماشین صاف و آرام بغلتد.
- محورها: میله‌هایی که از وسطِ چرخ‌ها می‌گذرند. چرخ‌ها با محور می‌چرخند یا دورِ آن.
اگر محور در سوراخِ بدنه سفت باشد، اصطکاک زیاد می‌شود و ماشین زود می‌ایستد. سوراخِ کمی گشادتر یا یک نیِ نوشابه دورِ محور، اصطکاک را کم می‌کند. چرخ‌هایی که کج نصب شده باشند ماشین را از مسیرِ راست بیرون می‌برند. جرم هم مهم است: ماشینِ خیلی سنگین برای راه افتادن نیروی بیشتری می‌خواهد، و ماشینِ خیلی سبک ممکن است لیز بخورد یا بلرزد.
نیروی حرکت از کجا بیاید؟
ماشینِ مریم برق ندارد، پس باید انرژی را جای دیگری ذخیره کند. دو راهِ ساده هست:
- کش: کشی را به محورِ عقب گره بزنید و با چرخاندنِ چرخ‌ها به عقب، دورِ محور بپیچانید. وقتی ماشین را رها کنید، کش باز می‌شود و محور را می‌چرخاند.
- بادکنک: بادکنکِ بادشده‌ای را به ماشین ببندید که دهانه‌اش به عقب باشد. هوا با فشار به عقب بیرون می‌زند و ماشین را به جلو هل می‌دهد.
در هر دو، انرژی اول در کشِ پیچیده یا هوای فشرده ذخیره می‌شود و بعد به انرژیِ حرکتی تبدیل می‌شود. در درسِ «انرژیِ ذخیره‌شده» بیشتر درباره‌ی این انرژی‌ها می‌خوانید.
در خانه امتحان کنید
- یک بادکنک را باد کنید و دهانه‌اش را با انگشت بگیرید.
- آن را روی یک سطحِ صاف بگذارید و رها کنید. به کدام طرف می‌رود؟ هوا به کدام طرف بیرون می‌زند؟
- حالا یک نی را با چسب به دهانه‌ی بادکنک وصل کنید و بادکنک را با نوارچسب روی یک ماشینِ اسباب‌بازی یا یک جعبه‌ی کبریتِ چرخ‌دار ببندید.
- باد کنید و رها کنید. ماشین چقدر رفت؟ آن را یادداشت کنید تا در درسِ بعد بهترش کنید.
واژه‌های این درس
- بدنه - بخشِ اصلیِ ماشین که چرخ‌ها و بار به آن وصل‌اند.
- محور - میله‌ای که از وسطِ چرخ می‌گذرد و چرخ با آن یا دورِ آن می‌چرخد.
- انرژیِ ذخیره‌شده - انرژی‌ای که در چیزی مانده تا بعد به کار بیاید؛ مثل انرژیِ کشِ پیچیده.
ایده‌ی اصلی
یک ماشینِ ساده بدنه، چرخ و محور دارد. اصطکاک و جرم بر حرکتش اثر می‌گذارند، و انرژیِ ذخیره‌شده در کش یا بادکنک می‌تواند بی‌برق آن را به راه بیندازد.