جهاز الطرد المركزي للرجل الفقير وسوزان الكسول: 3 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

مقدمة + الرياضيات والتصميم

أجهزة الطرد المركزي

تستخدم أجهزة الطرد المركزي لفصل المواد حسب الكثافة. كلما زاد الاختلاف في الكثافة بين المواد ، كان فصلها أسهل. لذلك في المستحلبات مثل الحليب ، يمكن لجهاز الطرد المركزي فصل بعض الكريمة الدهنية إلى الأعلى بينما يذهب الحليب الخالي من الدسم إلى القاع. لدى Sigma aldrich مقال جيد يناقش فيزياء فصل أجهزة الطرد المركزي بالإضافة إلى ما يمكن فصله عند سرعات طرد مركزي مختلفة.

يجب أن يكون جهاز الطرد المركزي الذي صنعته ضمن فئة السرعة المنخفضة التي يحددونها (2000-6000 دورة في الدقيقة). بهذه السرعات ، إذا كان لديك تعليق لخلايا حقيقيات النوى في محلول ، يمكنك تكويرها (كما هو الحال في فصلها عن المحلول). يمكن أيضًا فصل معلقات أشياء مثل الطحين أو جزيئات الأوساخ بهذه السرعات.

كسول سوزان

سوزان الكسولة الآلية عبارة عن منصة تدور ببطء تستخدم عادةً للتصوير بالفيديو. يمكنك وضع شيء مثل تمثال أو عنصر طعام عليه ، والحصول على مقطع فيديو سلس لجميع جوانب الكائن. سرعة الثورة مثالية <1 دورة في الثانية.

سرعة المحرك والقوة وعدد الدورات في الدقيقة

في وصف منتج محرك كهربائي ، سترى عادةً شيئين: الجهد و RPM. ربما يمكنك استخدام الفولتية بأمان عند + أو - 50٪ من الجهد المحدد. من الناحية النظرية ، تعني الفولتية الأعلى قوة أكبر خلف المحرك ، ودورة أعلى في الدقيقة. ولكن لنفترض أن لديك محركًا لديه دورة قياسية في الدقيقة تبلغ 1000 دورة في الدقيقة. كيف يمكنك جعل شيء ما يدور بشكل أسرع أو أبطأ من 1000 دورة في الدقيقة مع هذا المحرك؟ مع التروس.

يعمل تغيير المعدات في الدراجة بطريقة مشابهة لما يجب عليك القيام به هنا. إذا كان لديك ترس به 20 سنًا متصلًا بمحرك 1000 دورة في الدقيقة. بعد ذلك ، سوف يدور الترس الذي يحتوي على 5 أسنان ملامسة لـ 20 سنًا بسرعة 4000 دورة في الدقيقة. العلاقة هي: RPM الهدف = (Motor RPM) * (الأسنان على ترس المحرك) / (الأسنان على الترس الدوار). لمعلوماتك ، يجب أن يتناسب عدد الأسنان الموجودة على الترس بشكل مباشر مع نصف قطر التروس ، لذلك يمكن استخدام نصف القطر بدلاً من ذلك. إذن في هذا المثال ، ترس الأسنان الخمسة هو الترس الدوار وسيكون له منصة وأنابيب طرد مركزي متصلة به.

لكن هذا من الناحية النظرية ، في الواقع ، سوف يدور الترس الدوار بسرعة أقل من المتوقع. هذا لأنه سيكون هناك قدر أكبر من الاحتكاك ، خاصة إذا أضفت وزنًا إلى ترس الأسنان الخمسة.

بدلاً من التروس ، يمكنك استخدام الأربطة المطاطية ، وهو ما أستخدمه لسوزان الكسول. والرياضيات تعمل بالمثل ، من حيث المحيط أو نصف القطر بدلاً من الأسنان.

الخطوة 1: المواد

القائمة العامة:

1. حاويات فارغة مثل حاويات البيضاوي والشوفان التي استخدمتها. يمكن أن تعمل علب الحساء أيضًا.
2. المحركات. مصنفة 12 فولت أو أعلى لأجهزة الطرد المركزي. حوالي 3-6 فولت لسوزان كسول.
3. مسدس الغراء الساخن
4. شريط لاصق - اختياري
5. Super Glue - اختياري - ارتدي القفازات في حالة الاستخدام
6. الأسلاك ، التروس ، الشريط المطاطي ، المنصة الدوارة ، البطاريات ، إلخ - سأناقش بمزيد من التفصيل في الخطوات التالية

المحركات التي استخدمتها هي محركات كهربائية عادية ، ثنائية الرصاص ، وليست محركات متدرجة. حصلت على واحدة (مصنفة 12 فولت و 1200 دورة في الدقيقة) من طابعة Canon التي توقفت عن العمل ، وأخرى (ربما 3 فولت ، <300 دورة في الدقيقة على الأرجح) من مشغل أقراص DVD توقف عن العمل. إذا لم يكن لديك أي محركات في متناول اليد ، فهناك أطنان على موقع eBay ومواقع أخرى مقابل أقل من 10 دولارات يجب أن تعمل.

التروس والمحاور التي أملكها هي من "طقم RC Snap Rover" الذي فككته. في الواقع ، كل ما تحتاجه هو عجلة يمكنها الدوران بحرية على محور وطريقة تجعلها تدور بشكل أسرع أو أبطأ من المحرك ، اعتمادًا على ما تتمناه أن يكون منتجك النهائي.

الخطوة الثانية: جهاز الطرد المركزي

الحاويات البيضاوية لها قاع معدني. لتشكيل ثقب يمر به الجزء العلوي من المحرك ، أوصي باستخدام مطرقة ومسمار والالتفاف في دائرة ، وإخراج المواد ببطء. استخدام المثقاب أو جهاز dremel سيعمل أيضًا. تأكد من أن رأس المحرك مناسب وعمودي على قاعدة العلبة ، ثم ضع الغراء الساخن على المنطقة المحيطة برأس المحرك وقم بتثبيته في مكانه. لقد استخدمت الشريط لدعم المحرك أثناء تصلب الغراء. أوصي بتوصيل أسلاك طويلة بالمحرك قبل لصقها بالحاوية. لقد قمت ببساطة بلف نهايات السلك المجردة حول خيوط المحرك.

بمجرد أن يصلب الغراء ، يمكنك عمل فتحتين خارج الحاوية وسحب الأسلاك من خلالها. لدي البطارية خارج الحاوية حتى أتمكن من لمس الخيوط التي تؤدي إلى البطارية يدويًا لتشغيل جهاز الطرد المركزي. من الناحية المثالية ، سيتم استخدام مفتاح ولكن ليس لدي مفتاح.

ثم قمت بلصق ترس كبير على رأس المحرك. لقد استخدمت ورق الصنفرة لتقوية سطح الترس قبل وضع الغراء ، والذي من الناحية النظرية يجب أن يزيد من قوة الرابطة. لقد قمت بتمييز منطقة على القاعدة البيضاوية حيث يجب أن يذهب الترس التالي (كما هو الحال في ، النقطة التي تتشابك فيها أسنان الترسين) وقمت بعمل ثقب في هذا المكان باستخدام مسمار. ثم وضعت محورًا قليلاً من خلال هذه الفتحة وقمت بلصقه في مكانه. هذا هو الأكثر وضوحا في الصورة 2 لهذه الخطوة.

يحتوي الترس الدوار على قرص ورقي سميك مُلصق بشكل فائق عليه. لقد قطعت القرص من ظهر دفتر ملاحظات. القرص ، كونه ورقيًا ، يجب أن يلتصق بشكل أفضل من البلاستيك ، لكنه قوي بما يكفي لتحمل سرعة المحرك. يجب وضع فتحة في وسط قرص الورق ، بما يتماشى مع الفتحة الموجودة في الترس. بهذه الطريقة ، عندما يتم وضع الترس الدوار على المحور ، سينتهي المحور عند نقطة فوق منصة الورق. ثم وضعت حبة من الغراء الساخن ، مرئية في صورة الرأس في الصفحة الأولى ، في الجزء العلوي من المحور. والتي سوف تتصلب فوق المنصة ، وتضمن أنها لن تطير عن المحور.

ملف mp4 هو مقطع فيديو لجهاز الطرد المركزي الخاص بي وهو يدور. قد تضطر إلى تنزيله لعرضه ، فالملف ليس بهذا الحجم. الأنابيب التي أستخدمها بلاستيكية وفيها حليب. غلقتهم بغلاف بلاستيكي. لا أوصي باستخدام الأنابيب الزجاجية نظرًا لأنه قد يكون هناك بعض المخاطر من تحليقها من القرص أثناء الدوران. يتم ببساطة لصق الأنابيب على القرص. أستخدم بطارية 9 فولت في الفيديو ، وهي أقل جهدًا من المحرك المصنف. لزيادة مستويات الجهد ، يمكنك توصيل البطاريات بالتسلسل.

الخطوة 3: كسول سوزان

بالنسبة إلى Lazy Suzan ، فإن الترس الموجود في الصورة لا يعمل في الواقع بمثابة ترس ، إنه ببساطة قادر على الدوران حول المحور. العجلة المتصلة بالعتاد توفر لي قاعدة لوضع لوحة فوقها ، ثم عنصرًا أعلى اللوحة.

تُظهر الصورة 2 المحور الذي تم غرقه خلال قاعدة حاوية دقيق الشوفان ثم لصقها بالغراء الساخن في مكانها. تم وضع المحرك ولصقه ساخنًا في مكان يضمن أن الشريط المطاطي مشدود عند سحبه بين الترس والمحرك (الصورة 1). إذا كان لديك عجلة تدور على محور ، يمكن أن يتم شد الشريط المطاطي مباشرة حول العجلة ، فقط لاحظ أنه إذا كانت العجلة كبيرة ، فسوف تدور بسرعة أقل بكثير من المحرك.

لا بد لي من تشغيل هذا عند 6 فولت في الواقع. وهي عبارة عن 4 بطاريات 1.5 فولت على التوالي. توضح الصورة 3 لهذه الخطوة كيف أوصي بتوصيل البطاريات في سلسلة (إذا كان لديك بطاريات 1.5 فولت فقط). بشكل أساسي ، يتم طي شريط من رقائق الألومنيوم على نفسه عدة مرات ووضعه على شريط لاصق. يقوم الشريط بعد ذلك بتأمين الألمنيوم عند ملامسة طرفي + و- البطارية ، ويؤمن البطاريات معًا. لذلك عندما يتم إعداد الأشياء كما في الصورة الرابعة ، تقوم بطي الطرف الفضفاض من الشريط على البطاريات وإغلاقه معًا. تأكد من طي ورق الألومنيوم 10 مرات على الأقل وإلا ستسخن كمية معينة.

كان بإمكاني أيضًا تشغيل المحرك بجهد 9 فولت بالإضافة إلى المقاوم ولكني أردت أن يكون الأمر بسيطًا. فقط اعلم أن هناك عدة طرق للوصول إلى الفولتية أو التيارات المثلى.