Simple Machines: Gears Lab
Simple Machines: Gears Lab — Изучайте рычаги, блоки и механическое преимущество в 3D
Simple Machines: Gears Lab — бесплатное приложение для Android и 3D-симулятор физики для изучения простых механизмов: рычагов, шестерён, блоков, наклонных плоскостей, винтов и клиньев. Каждый механизм представлен сценой, которую можно вращать, приближать и запускать. Живой измеритель силы показывает требуемое усилие и механическое преимущество, рассчитанное по учебной формуле для конкретной конфигурации, а не взятое с потолка ради красивого числа.
- Цена
- Бесплатно, обновление до Pro
- Платформы
- Уже на Android, скоро на iPhone
- Языки
- 10
Ничего не даётся даром.
Переместите точку опоры рычага ближе к грузу — и нужное усилие уменьшится, но ваш конец рычага должен будет пройти большее расстояние. Лаборатория позволяет почувствовать и увидеть на измерителе эту взаимосвязь между силой и расстоянием, а не просто заучить её по учебнику.
Что это
Simple Machines: Gears Lab — бесплатное приложение для Android, которое на 3D-сценах учит принципам работы рычагов, шестерён, блоков, наклонных плоскостей, винтов и клиньев. Сцены можно вращать и запускать. В приложении 31 урок в пяти разделах, измеритель силы и показатель механического преимущества, рассчитываемые решателем по восьми учебным формулам, Лаборатория с головоломками и Мастерская для создания собственных механизмов. Версия для iPhone планируется.
В приложении
Как это выглядит
Предыстория
Что такое простые механизмы и что означает механическое преимущество?
Простые механизмы — это базовые устройства, которые изменяют величину или направление силы, позволяя небольшим усилием перемещать более тяжёлый груз. Механическое преимущество — это отношение нагрузки, перемещаемой механизмом, к приложенному усилию. Коэффициент 3 означает, что вы толкаете с усилием, равным трети веса груза. Но есть важный нюанс: механизмы не создают энергию. Выигрыш в силе означает, что ваш конец механизма должен пройти большее расстояние — именно на этом основан принцип работы любого рычага, блока и наклонной плоскости.
Рычагиплечо усилия по отношению к плечу нагрузки
Рычаг — это жёсткий стержень, вращающийся вокруг точки опоры. В идеальном случае механическое преимущество равно длине плеча усилия, делённой на длину плеча нагрузки, поэтому перемещение точки опоры меняет требуемую силу. Рычаги первого, второго и третьего рода отличаются расположением точки опоры, нагрузки и места приложения усилия.
Шестерниотношение числа зубьев
Сцепленные зубчатые колёса передают вращательное усилие. Подсчёт зубьев позволяет определить передаточное отношение: при вращении одной шестернёй более крупной шестерни скорость обменивается на крутящий момент, а зубчатая передача перемножает отношения каждой пары.
Блокиверёвка и направление
Неподвижный блок только изменяет направление тяги. Подвижный блок распределяет нагрузку между участками верёвки, уменьшая требуемое тяговое усилие, но увеличивая длину протягиваемой верёвки. Полиспаст объединяет несколько блоков.
Наклонные плоскости, винты и клиньясемейство наклонной плоскости
Более длинная и пологая наклонная плоскость требует меньшего усилия на большем расстоянии. Винт — это наклонная плоскость, обёрнутая вокруг цилиндра, а клин — движущаяся наклонная плоскость, которая разделяет или поднимает материал.
Как это работает
Как устроен урок
Каждый урок проходит по одной и той же схеме, поэтому значение на измерителе силы всегда определяется конфигурацией, которую вы создаёте сами.
Прочитайте краткое объяснение
Каждый урок — это понятное объяснение на английском языке с диаграммой, посвящённое одной идее за раз: от определения рычага до принципа, по которому составные механизмы увеличивают своё преимущество.
Сначала предположите, затем проверьте
Викторина или практический сценарий с пошаговым объяснением предлагает сначала предположить результат, а затем показывает ответ в лаборатории — например, насколько большее плечо рычага уменьшает требуемое усилие.
Запустите 3D-лабораторию
Откройте сцену нужного механизма, вращайте её и изменяйте масштаб щипком, нажмите «Запустить» и наблюдайте, как обновляются измеритель силы и механическое преимущество. В мини-лабораториях с ползунками расчёты обновляются сразу после их перемещения.
Что внутри
Что внутри приложения
31
Уроки в пяти разделах
Рычаги, шестерни и блоки, наклонные плоскости, винты и клинья, составные механизмы и продвинутые составные механизмы — всего четыре итоговых задания «Порядок работ».
3D
Уроки включают лабораторию физики
Вращайте сцену, изменяйте масштаб щипком, используйте кнопки «Запустить» и «Сбросить» в сцене изучаемого механизма и следите за показаниями живого измерителя силы.
8
Формул механического преимущества
Решатель для рычага, колеса и оси, шестерни, неподвижного блока, подвижного блока, наклонной плоскости, винта и клина; в составных механизмах расчёт выполняется последовательно для каждого этапа.
Лаборатория
Столы с головоломками
Тренировочный стол с рычагом и шесть столов с головоломками, где нужно поднять груз, не превысив заданный предел усилия.
Мастерская
Создавайте свои механизмы
Выберите один из восьми типов механизмов, настройте его геометрию и цель, запустите его и проверьте, удаётся ли решить задачу.
ИИ
Подсказки ИИ
Подсказка на случай, если вы застряли в лаборатории. Она запускается только после вашего согласия, а бесплатные пользователи могут получать до 3 подсказок в день, посмотрев короткую видеорекламу.
Подходит
Кому это подходит — а кому нет
Подойдёт, если вы
- Знакомитесь с простыми механизмами на уроке физики или STEM и хотите увидеть, как они работают
- Наполовину помните формулу «плечо силы, делённое на плечо груза», и хотите восстановить интуитивное понимание
- Являетесь мейкером и хотите разобраться, как будет работать система блоков или шестерён, до её сборки
- Являетесь родителем или преподавателем и ищете практическую лабораторию, а не ещё одно приложение с карточками
- Хотите освежить знания о рычагах, шестернях и блоках перед тестом на механические способности
Это не тот инструмент, если вы
- Вам нужна инженерная квалификация или полноценный курс подготовки к тесту — это приложение не то и не другое
- Хотите проектировать реальные конструкции — физическая модель идеализирована и в большинстве сцен не учитывает трение
- Ожидаете, что всё будет бесплатно: первый раздел, Lab и Workshop бесплатны, а Pro открывает остальные уроки
- Вам нужно приложение для iPhone уже сегодня — оно планируется, но пока недоступно
Конфиденциальность
Гостевой профиль, без регистрации
Приложение запускается с гостевым профилем, а уроки и 3D-лаборатории встроены в приложение. Подсказка AI отправляется только после вашего согласия и передаёт на сервер разработчика данные о стенде, текст задания и значения сил на экране; сервер пересылает их стороннему сервису AI.
Полная информация представлена в политике конфиденциальности CoddyKit.
Вопросы
Часто задаваемые вопросы
Как лучше всего изучать простые механизмы?
Увидеть механизм в работе лучше, чем просто читать о нём. Simple Machines: Gears Lab даёт каждому рычагу, шестерне, блоку, наклонной плоскости, винту и клину 3D-сцену, которую можно вращать и запускать, а измеритель силы обновляет показания при изменении конструкции. Сначала идут краткое объяснение и вопрос на прогноз, чтобы вы выбрали ответ до того, как лаборатория покажет результат.
Что такое механическое преимущество?
Механическое преимущество — это отношение груза, который перемещает механизм, к приложенной вами силе. Для идеального рычага оно равно отношению плеча силы к плечу груза. Коэффициент 3 означает, что вы прикладываете силу, равную трети веса груза, но ваш конец рычага при этом перемещается в три раза дальше.
Как рассчитываются значения в лаборатории?
Simple Machines: Gears Lab использует вычислитель для восьми учебных зависимостей механического преимущества: рычага, колеса и оси, шестерни, неподвижного блока, подвижного блока, наклонной плоскости, винта и клина. Для составных механизмов те же вычисления последовательно применяются на каждом этапе, поэтому измеритель силы отражает зависимость, лежащую в основе этой сцены, а не число, придуманное для эффекта.
Чему приложение учит о рычагах, шестернях и блоках?
Рычаги первого, второго и третьего рода и расположение точки опоры; передаточные отношения шестерён, крутящий момент и скорость, а также зубчатые передачи; неподвижные и подвижные блоки и полиспаст; почему более длинная рампа требует меньшей силы; винт как наклонная плоскость, обёрнутая вокруг цилиндра; и клин. Затем составные механизмы показывают, как преимущества, выстроенные друг за другом, перемножаются.
Можно ли собрать собственный механизм?
Да. В Workshop можно выбрать один из восьми типов механизмов, настроить его геометрию и цель, запустить его и проверить, справится ли он с задачей. На вкладке Lab есть тренировочный стенд с рычагом и шесть стендов с головоломками, где нужно поднять груз в пределах заданного лимита силы.
Simple Machines: Gears Lab — это бесплатно?
Приложение можно скачать бесплатно. Весь раздел 1 вместе с итоговым уроком, первые два урока раздела «Шестерни и блоки», вся вкладка Lab и Workshop доступны бесплатно. В бесплатной версии показывается небольшой баннер с другими приложениями и время от времени — полноэкранная видеореклама. Pro — это месячная или годовая подписка, которая открывает все уроки во всех пяти разделах, неограниченные подсказки AI и отключает рекламу.
Работает ли приложение без подключения к интернету?
Уроки и 3D-лаборатории входят в состав Simple Machines: Gears Lab, поэтому работают без подключения. Подключение требуется только для дополнительной подсказки AI.
Для кого предназначено приложение и является ли оно инженерным курсом?
Оно подходит учащимся, которые знакомятся с простыми механизмами на уроках физики или STEM, мейкерам, а также родителям и преподавателям, которым нужна физическая лаборатория. Приложение поможет освежить знания о рычагах, шестернях и блоках перед тестом на механические способности, но не является курсом подготовки к тесту или инженерной квалификацией.
Есть ли версия для iPhone?
Пока нет. Simple Machines: Gears Lab доступно на Android в Google Play, а версия для iPhone планируется. На странице есть ссылка на приложение в App Store, которая станет активной, когда приложение там появится.
Simple Machines: Gears Lab — это то же приложение, что и Mechanisms Lab?
Да. Simple Machines: Gears Lab — название в Google Play, а в собственном описании приложение называется Mechanisms Lab. Планируемая версия для iPhone в App Store будет называться Mechanical Advantage: 3D Lab. Приложение доступно на 10 языках, поддерживает светлую и тёмную темы и запускается с гостевым профилем без учётной записи.
Начать
Запустите свой первый рычаг уже сегодня
Бесплатный старт на Android, 10 языков. Версия для iPhone скоро появится.
Другие приложения CoddyKit
Доступно на Android.