В моделях применяют различные типы движителей — колеса, гребные и воздушные винты и т. д. Мы предлагаем вам познакомиться с несколько необычным, вибрационным движителем. На рисунке 1 показан общий вид модели с таким движителем. Она не имеет привычных нам колес, гусениц. И тем не менее модель может двигаться.
Заглянем внутрь модели. Там установлена наклонная деревянная рама 3 (рис. 1). На раме закреплены проволочные направляющие 2 и упор 5, сделанный из резиновой трубки диаметром 3 мм. По направляющим скользит барабан 1 диаметром 40÷50 мм, выполненный из жестяной коробки. На нем закреплены боек 4, миниатюрный электродвигатель 2 (рис. 2) и жестяные кронштейны с втулками 1. С помощью этих втулок барабан перемещается по направляющим.
К валу электродвигателя припаяна жестяная лопасть 3. При вращении вала она заставляет вращаться внутри барабана стальной шарик 4. При этом возникает центробежная сила (рис. 3).
Когда центробежная сила Fц шарика направлена вперед (по ходу движения модели), она складывается с составляющей силы тяжести Р, действующей на барабан. Силу тяжести можно разложить на две составляющие: одна (Р1) действует вдоль направляющих, а другая (Р2) — перпендикулярно к ним. Последняя является причиной возникновения силы трения F между направляющими и втулками барабана. Составляющая P1 складывается с центробежной силой шарика, когда барабан движется вперед, и вычитается из нее, когда барабан движется в противоположном направлении.
Когда центробежная сила шарика направлена назад, суммарная сила, действующая на барабан вдоль направляющих, меньше центробежной силы шарика. Поэтому, хотя барабан и трогается с места и начинает двигаться назад, он не успевает достичь конца наклонной рамы и его кинетическая энергия расходуется на преодоление трения в направляющих.
Когда шарик и барабан перемещаются вперед, суммарная сила, действующая вдоль направляющих, больше центробежной силы шарика. Барабан движется вперед с большей скоростью, чем назад, и достигает переднего края рамы. Боек ударяет по резиновому упору и передает часть кинетической энергии барабана модели. Модель перемещается вперед.
Характер движения модели — прерывистый. Если вы попробуете преградить ей дорогу, модель оттолкнет вашу руку.
Если перемещать модель в направлении, противоположном ее движению, то можно услышать по тону звука усиленную работу двигателя.
Попробуйте наклонить плоскость стола, и вы увидите, что модель может преодолеть подъем в 15÷20°. Если попытаться рукой ускорить движение модели, то вы почувствуете, что она оказывает сопротивление руке.
Вибрационный движитель неэкономичен и в настоящих машинах применяется редко. Тем не менее принцип, который положен в основу модели, используется в технике.
В. ФРИДМАН