Всем доброго времени суток.
Поймал себя на мысли, что сейчас появилось довольно много свободного времени и захотелось сделать что-нибудь своими руками. В данный момент загорелся идеей сделать что-то наподобие вот такого манипулятора (речь исключительно о внешнем виде):

По образованию инженер-биотехник, сейчас занимаюсь разработкой линейки оборудования для СКУД. Так что я не совсем с 0 хочу попытаться войти в эту тему. Опыта в программировании и электронике, как мне кажется, должно хватить, ну или хотя бы я не буду на это смотреть как баран на новые ворота. Но вот опыта в механике и уж тем более в проектировании подобных устройств практически нет. Поэтому, собственно, и возник вопрос: может кто-нибудь посоветовать какую-нибудь литературу или какие-нибудь другие источники по расчёту нагрузок на подобные конструкции, т.е. на шарнирные соединения, плечи, клещи и т.д.
Просто я немного не понимаю, как осуществить подбор материала и компонентов, из которых можно сделать нечто подобное. Насколько я понимаю, сопромат мне в помощь (в вузе его, к сожалению, не было). Если это так, то хотел бы получить рекомендации, с чего начать изучение, если в этом полный 0.

Из характеристик, которые сейчас пришли в голову, ну... Допустим, длина плеча у основания - 1.5 м, длина плеча около клещей - 0.5 м, размер клещей 0.3*0.5 м, максимальный поднимаемый вес около 250 кг.

P.S. Я прекрасно понимаю, что разработкой подобных устройств занимается далеко не один человек, к тому же люди (я надеюсь) знают, что они делают, да и времени на это уходит, мягко говоря, вагон.
P.P.S. Не претендую вообще ни на что, просто хочу убить время, попробовав что-нибудь новое. Также понимаю, что скорее всего ничего не выгорит (кроме меня), но зато получу интересный опыт.

Данная статья относится к Категории: Творческое развитие юношей и девушек

Мы, работники высшей школы, сочетающие в своём лице и представителей науки и воспитателей её молодых кадров, не можем теперь не осознать с новой силой, какая огромная ответственность возложена на нас нашей Родиной.

Понимая эту ответственность, мы ещё и ещё раз задумались над качеством нашей работы, как педагогов, не боясь сознаться в своих недостатках и стараясь скорее найти средства поднять эту работу до уровня, соответствующего переживаемой нами эпохе. В настоящей статье мы хотим поделиться некоторыми соображениями по этому поводу.

Воспитывающее действие педагогического процесса на учащегося слагается из двух моментов: с одной стороны, педагог может по-разному развивать интеллект своего слушателя, меняя соответствующим образом метод преподавания; с другой стороны, педагогический процесс в целом налагает заметную печать на формирующуюся личность учащегося и на его отношение к данному предмету.

Говоря о влиянии метода преподавания на интеллект учащегося, мы разумеем следующее. Педагог, преподающий одну из точных наук, может преследовать различные цели: либо он ограничится требованием, чтобы его слушатели твёрдо запомнили ряд формул, и будет добиваться формального знания аксиом, уравнений, теорем, их доказательств и т.п.; либо он захочет, чтобы учащиеся прежде всего поняли содержание всего этого материала. Наконец, педагог может стремиться пробудить и развить в слушателях способность и вкус к самостоятельному мышлению, к освоению идей и методов, составляющих существо данной науки. Мы полагаем правильной именно последнюю из перечисленных целей и считаем, что преподавание любой общеинженерной дисциплины, в частности теоретической механики, должно преследовать цель не только обучить своих учеников данной науке, но главным образом развить их мышление.

Основными признаками такого мышления надо считать, между прочим, следующие.

1. Умение проникать в сущность изучаемого явления и благодаря этому связывать воедино различные, на первый взгляд, процессы; другими словами - умение находить стержень рассматриваемых явлений, их главный нерв. Такой способностью был одарён в исключительной мере гениальный учёный нашей страны Н.Е. Жуковский. Сила научного творчества Николая Егоровича, - пишет проф. В.В. Голубев, - в необыкновенно ясном понимании сложнейшей физической сущности явления, в гениальном чутье, позволяющем ему выбрать существенную схему явлений, в исключительном умении подобрать подходящий метод для решения поставленной задачи.

2. Умение обобщать и расширять понятия, например, познакомившись в статике с понятием центра параллельных сил, суметь поставить вопрос о центре системы сил произвольной; или, продифференцировав (в кинематике) вектор-расстояние последовательно два раза по времени, т.е. получив формулы для векторов скорости и ускорения, задуматься над возможностью получения производной третьего и высших порядков и над значением этих производных для механики; или попытаться распространить графический метод нахождения главного момента плоской системы параллельных сил на плоскую систему непараллельных и т. д.

3. Умение мыслить аналогиями и моделировать, например, задуматься над аналогиями между векторами силы и момента в статике и векторами мгновенной угловой скорости и поступательного движения; или продумать аналогию между динамическими уравнениями прямолинейного движения точки и уравнениями вращения твёрдого тела на неподвижной оси; моделировать явление трения и т.п. Указанные нами стороны мышления можно, конечно, развить у учащихся, показывая образцы непосредственно на излагаемом материале, без специального подбора их. Однако этого, по нашему мнению, недостаточно. Необходимо ввести в изложение курса элементы философии данной науки, её истории, биографические сведения о крупнейших деятелях её.

Говоря о философии науки, мы подразумеваем то, что многократно высказано Энгельсом в Диалектике природы. Напомним, например, такое место. Освобождённая от мистицизма диалектика становится абсолютной необходимостью для естествознания, покинувшего ту область, где достаточны были неизменные категории, эта своего рода низшая математика логики. Философия мстит за себя задним числом естествознанию за то, что последнее покинуло её. Естествоиспытатели могли бы уже убедиться на примере естественнонаучных успехов философии, что во всей это философии имеется нечто такое, что превосходит их даже в их собственной области. Было бы, например, неплохо подойти к паре сил, как к предельной форме двух разных контрпараллельных сил при непрерывном переходе их к равенству между собой. Внимание же слушателей следует обратить на то, что в момент становления парой такая система двух сил приобретает качество, не существующее в чистом виде ни в одной из них, отдельно взятой, а именно способность сообщать свободному твердому телу чистое вращение (т.е. вращение, не сопутствуемое никаким поступательным движением).

Почему бы также не раскрыть перед слушателями кинематику точки, как частный случай учения о характеристиках процессов вообще (например, рассматривая скорость как меру данности, а ускорение как меру становления движения)? После этого будет легко перейти и к динамике, науке о характеристиках движения не как такового, а как проявления взаимодействия движущейся точки с каким-то другим телом. Таким образом, учащиеся познакомятся с самым главным законом природы - законом взаимодействия, в одном из глубоких его проявлений. Здесь уместно напомнить следующие слова Энгельса: Взаимодействие - вот первое, что мы наблюдаем, когда начинаем рассматривать движущуюся материю в целом с точки зрения современного естествознания. Эта же мысль, но ещё с большей четкостью высказана и в IV главе Краткого курса истории ВКП (б): Любое явление в любой области природы, - читаем мы, - может быть превращено в бессмыслицу, если его рассматривать вне связи с окружающими условиями, в отрыве от них, и, наоборот, любое явление может быть понято и обосновано, если оно рассматривается в его неразрывной связи с окружающими явлениями, в его обусловленности от окружающих его явлений.

Аналогичным путём можно подойти и ко многим другим вопросам теоретической механики, например к учению о кинетической энергии, как к составной характеристике (мере) движения; к принципу виртуальных перемещений, к принципу д'Аламбера и т.д.

Переходя к вопросу о желательности введения в курс теоретической механики (и других дисциплин) элементов историзма, скажем, что это следует делать по трем направлениям. В той же Диалектике природы Энгельс высказывает такую мысль: Как бы ни упирались естествоиспытатели, но ими управляют философы. Вопрос лишь в том, желают ли они, чтобы ими управлял какой-нибудь скверный модный философ, или же они желают руководствоваться разновидностью теоретического мышления, основывающейся на знакомстве с историей мышления и его завоеваний. Физика, берегись метафизики! Это совершенно верно, но в другом смысле. Или: Знакомство с историческим развитием человеческого мышления, с господствовавшим в разные времена пониманием всеобщей связи внешнего мира необходимо для теоретического естествознания и потому, что оно даст масштаб для оценки выдвигаемых этим естествознанием теорий.

В самом деле, история науки раскрывает генезис и эволюцию основных её понятий, идей и законов, благодаря чему они могут быть поняты и освоены гораздо естественней, глубже и поэтому прочнее. Такие фундаментальные понятия механики, как сила, свойство инерции материи, масса, сила инерции и т.п., не могут быть поняты и освоены сколько-нибудь удовлетворительно без представления об их эволюции. Точно так же важно для успешного усвоения изложить историю таких понятий, как, например, момент силы относительно точки, вектор ускорения, работа силы, моменты инерции твердого тела и т.п., или, наконец, такого важного понятия, как сила движущегося тела, понятия, из анализа которого и выросла в сущности наша классическая динамика.

Надо дать возможность учащимся, - писал крупный авторитет Поль Пенлеве в предисловии к своей монографии Les axiomes de la mecanique, - прикоснуться к самым истокам экспериментальных методов и тех искуснейших приёмов, которые изобретали великие исследователи, - приёмов и методов, чрезвычайно конкретных и гораздо более убедительных и плодотворных, нежели все теоремы и правила, имеющиеся в наших руководствах.

История каждой общеинженерной науки вообще и теоретической механики в частности богата примерами, подчёркивающими её значение для развития военной мощи государств и их техники вообще. Такие примеры, несомненно, могут значительно повысить интерес учащихся к изучаемому ими предмету.

В самом деле, почему бы не сообщить студентам, например, об обстоятельствах, вызнавших изучение закона падения тяжёлых тел на Земле. Великий Сулейман, собиравшийся завоевать Адриатику в 1537 г., готовился напасть на Венецию. Тогда великий самоучка и патриот, сын извозчика Никколо Тарталья, изучавший, под каким углом можно добиться наибольшего расстояния полёта снаряда, опубликовал результаты этих исследований в своей Nova Scientia, сопроводив работу следующими словами посвящения герцогу Урбинскому, командовавшему тогда венецианской армией: Так как я вижу, что волк подкрадывается к нашему стаду и что все наши пастухи готовятся к защите, то мне представляется предосудительным скрывать далее эти вещи и потому я решил ознакомить с ними - частью письменно, частью устно - каждого истинного христианина, чтобы каждый был лучше вооружен как для нападения, так и для защиты. Тот же Тарталья, ища способов поднять со дна родной гавани затонувшие в ней отечественные корабли, приходит к понятию удельного веса, развитому позже Галилеем.

Верёвочный многоугольник открыт Иваном Бернулли и доработан Вариньоном в связи с вопросом о наивыгоднейшей форме надутых ветром парусов военных кораблей. Так называемые углы Эйлера найдены Эйлером в результате изучения им качаний корабля на волнах и поведения летящего в воздухе артиллерийского снаряда, - изучении, предпринятых им в Петербурге по заданию русского правительства.

Известная Теорема Карно в теории неупругого удара открыта Лазарем Карно потому, что он был организатором военных побед революции и возводил крепости для защиты отечества от интервентов и от ударов вражеских снарядов. Широкое использование в лекциях этого богатейшего исторического материала - это второе направление введения в наложение курса элементов историзма.

Третье направление - это включение в лекцию биографических сведений о творцах науки. Наш педагогический опыт показывает, что живой, яркий показ образцов таких корифеев мировой науки, как Галилей, Кеплер, Лагранж, д'Аламбер, И. Бернулли, Араго, Кориолис, Леверье и др., помогает не только раскрыть перед студентами методику и технику научных исследований, но и вдохнуть в наших слушателей тот научный пафос, то страстное отношение к науке, которыми горели эти великие учёные.

После того как мысль учащихся будет приведена при помощи указанных нами путей к сознанию естественности и необходимости известной научной истины, после того как студент почувствует и освоит её содержание и сущность, можно и должно перейти к математическому оформлению этой мысли. Обратный порядок, по нашему мнению, недопустим; а между тем, в преподавании в вузах нередко начинают именно с математического оформления некоторого понятия, теоремы и т.п., совершенно забывая о физической сущности, генезисе их. Такой путь, понятно, порождает вреднейший формализм знаний, непрочность их и ведёт к полному отсутствию у студентов чувства конкретного и интересу к предмету.

Переходя ко второй нашей мысли, а именно, значения для учащегося вуза всего педагогического процесса в целом, ограничимся здесь лишь некоторыми соображениями по данному вопросу. Педагогический процесс в целом, действуя, конечно, на интеллект учащихся, оказывает вместе с тем несомненное и очень сильное влияние и на их волю, качество эмоций, эстетические чувства и даже на мораль. В этом отношении педагог никогда не должен забывать, какое огромное значение в дальнейшей деятельности его учеников имеет не только владение данной дисциплиной, но и слагающееся в них в процессе обучения отношение к этой науке.

Каждому преподавателю любой школы (средней, специальной, высшей) известно, что отношение учащегося к предмету, а отсюда и к науке, может быть различным. Оно может вызвать у одних ненависть, отвращение, у других нелюбовь, безразличие, у третьих интерес, любовь и, наконец, страсть - одержимость (в смысле Павлова). В данном случае вся ответственность лежит почти исключительно на педагоге, так как, вне всякого сомнения, всякий изучаемый слушателем предмет навсегда, на всю жизнь ассоциируется в его сознании с лицом, обучавшим его этому предмету.

Знаменитый врач и ученый Видаль, открывший возбудителя брюшного тифа, говорит в своих лекциях (цитирую по книге проф. М. Кончаловского Клинические лекции): Лекции в студенческой жизни составляют только момент, по этого момента достаточно, чтобы оставить в тайниках их памяти неизгладимые следы. Воспоминания о школьном преподавании сохраняются на всю жизнь, они делаются помимо нашего желания как бы догматами веры.

Это воспитывающее действие педагогического процесса и личности педагога нельзя подменить никакими ухищрёнными методами преподавания: личность не может формироваться сама по себе, без участия другой личности.

Указанное значение личности педагога налагает на него очень большую ответственность и требует усиленной и постоянной работы над собой. Педагог обязан очень много трудиться для совершенствования себя как преподавателя; для этого ему нужно всё время изучать не только свой предмет, его историю и философию, но и совершенствовать технику своего преподавания. В этом отношении деятельность педагога очень близка к деятельности артиста.

Проф. Видаль, которого мы уже цитировали, говорит по этому поводу следующее: Книга бездушна, и на её страницах мысль заключена в тесное, неизменное выражение. Лекция же это жизнь, она похожа на совершающееся перед вами действие, и лектор должен пользоваться всеми данными, пока он не почувствует, что в мысли слушателей проникла та идея, которую он хотел в них запечатлеть.

Излагая слушателям строго и точно сложный мозговой материал, педагог должен чувствовать жизнь аудитории и совершать лекцию вместе с нею, а не перед нею, переживая каждый раз при изложении давно известного ему материала всю свежесть и новизну его первого восприятия. Но задача педагога на этом не кончается. Он должен работать над собой, как личностью, как человеком; он должен воспитывать, прежде всего, себя, предъявлять к себе строгие требования в отношении собственной дисциплины, честности, бескорыстности, и вообще всех тех качеств, которыми должен быть наделён гражданин нашей великой Родины. Наконец, он должен любить свой предмет, свою работу и свою аудиторию и гореть перед нею живым пламенем научной страстности.

Минаков А.П., Творческий метод в преподавании, цитируется по книге: Лишевский В.П., Педагогическое мастерство учёного. О преподавательской деятельности профессора А.П. Минакова, М., Наука, 1975 г., с. 102-109.

Источник — портал VIKENT.RU

+ Ваши дополнительные возможности:

Идёт приём Ваших новых вопросов по более чем 400-м направлениям творческой деятельности – на онлайн-консультацию № 279 20 марта 2022 года (Воскресенье) в 19:59 (мск).

Это принципиально бесплатный формат. Задать вопросы Вы свободно можете здесь: https://vikent.ru/w0/

+ Плейлист из 8-ми видео: ЧЕЛОВЕК БУДУЩЕГО и ПЕДАГОГИКА ВЫСШИХ ДОСТИЖЕНИЙ

Изображения в статье

Андрей Петрович Минаков — учёный-механик (занимался теорией нити), блестящий лектор / Добросовестное использование

Изображение Bessi с сайта Pixabay

Изображение Garik Barseghyan с сайта Pixabay

Изображение m227 с сайта Pixabay

Изображение Peter Olexa с сайта Pixabay

Изображение mohamed Hassan с сайта Pixabay