چگونه یک دستگاه روب گلدبرگ بسازیم

روبن گلدبرگ در طول 87 سال عمر خود استعدادهای بسیاری را از خود نشان داد. یکی از آنها کاریکاتورهای طنز سیاسی وی بودند، کاریکاتورهایی که در طول جنگ جهانی دوم خشم افراد بسیاری را برانگیختند. با این وجود هیچ یک از ایدههای او به اندازهی دستگاه روب گلدبرگ صاف و ساده، غیر عادی و یا حتی پیچیده نبودند. شما نمیتوانید انتظار داشته باشید تا بفهمید این دستگاه چیست تا این که شما یکی از آنها را در حال کار ببینید و یا اینکه خودتان یکی از آنها را درست کنید.
اساساً دستگاه روب گلدبرگ ماشینی است که سادهترین کارها را با پیچیدهترین روش قابل تصور به انجام میرساند. احتمالاً شما تا کنون شاهد نمونههایی از این دستگاه در فیلمهای بسیاری بودهاید، که دانشمند دیوانه یک دکمه را فشار میدهد و یک سلسله فعل و انفعالات زنجیرهای شروع میشود که برای مدتی طولانی در اطراف خانهی او و با استفاده از خرواری از وسایل مکانیکی، دنده، قرقره و ماشینهای کوچک به وقوع میپیوندد و در پایان کار یک تخم مرغ در یک ماهی تابه بر روی اجاق شکسته میشود. این چیزی است که شوق ساختن آن در اکثر مشتاقان دستگاه روب گلدبرگ پدید میآید. البته، تفاوت زندگی واقعی و فیلمها نیاز به ویرایش بسیاری دارد، اما ما به واقع یک رکورد جهانی گینس برای ساخت بزرگترین دستگاه روب گلدبرگ داریم، دستگاهی ماهرانه که 244 مرحله را در ظرف بیش از دو دقیقه به انجام میرساند و 3500 ساعت زمان برای ساخت آن صرف گردید تا این که فقط یک گیاه را آب دهد! اعضای جامعهی پوردو مهندسین حرفهای که در مسابقات دستگاه روب گلدبرگ سال 2011 شرکت کردند به خود افتخار مینمایند! در نهایت چگونگی ساختن یک دستگاه روب گلدبرگ مشروط به مصالحی خواهد شد که شما در دست دارید، پس اطمینان حاصل نمایید که مقدار زیادی داشته باشید!
به منظور کمک به شما در جهت ساختن یک دستگاه روب گلدبرگ، ما چند دستور العمل و شگرد که شما میتوانید از آنها بهره جویید را به نگارش در آوردهایم. ایدههای بسیاری هستند که شما میتوانید به جستجوی آنها بپردازید و یا این که خودتان به آنها فکر نمایید. من یکی از آنها را در ادامه تشریح کردهام که به شما کمک خواهد نمود تا ایدههای خود را با آن شروع کنید

چگونه اینشتین و نیوتن به کمک شما آمدند

قوانین فیزیک تمامی اتفاقاتی که در اطراف شما رخ میدهند را به سادهترین روش ممکن (و یا همان گونه که در دانشگاه خواهیم فهمید، به شدت پیچیده) توضیح میدهند. قوانین فیزیک دقیقترین ابزار شما برای ساخت موفقیت آمیز یک دستگاه روب گلدبرگ است. دو چیزی را که شما بیش از چیزهای دیگر به آنها نیاز پیدا خواهید نمود عبارت هستند از جاذبه و اندازه‌ی حرکت. آنها اغلب دست به دست یک دیگر خواهند داد تا بر علیه یک دیگر کار کنند، و کاری کنند تا دستگاه شما عناصر متصل به هم، و یا همان گونه که ما آنها را مینامیم، "مسافرها" را در سر تا سر دستگاه و به سوی مقصد نهایی ره نمود سازد. این قوانین پایه را به خاطر بسپارید:
جاذبه مسافر را به سمت پایین میکشد، این کار "اندازهی حرکت" را به وجود میآورد، و سپس این نیرو در بالا رفتن بر خلاف خود "جاذبه" عمل مینماید. از این فرآیند عمل نمایید تا یک مانع را از سر راه خود بردارید و یا این که مسافری جدید را به راه بیاندازید و یا این که به مسافر کمک نمایید که به سمت بخش بعدی دستگاه بالا رود.

ممکن است دانستن این مطلب به کارتان بیاید که

اندازهی حرکت = جرم × سرعت
انرژی پتانسیل = جرم × ارتفاع متحرک در بالای سطح پایین × شتاب ناشی از نیروی جاذبه
انرژی جنبشی = نصف جرم × سرعت به توان دو
بله، من آدمی ضعیف در ریاضیات هستم که دوست دارد هر از گاهی خودی نشان دهد، اما دو دقیقه کار با ماشین حساب اعدادی که به آنها نیاز دارید را به دست شما خواهد داد تا به بهترین نتایج دست یابید. از این کارها و چند رانش آزمایشی دیگر استفاده نمایید تا هر بخش را تکمیل نمایید و یک دستگاه روب گلدبرگ را به وجود آورید.

تشریح نمودن یک دستگاه روب گلدبرگ

در صورتی که شما هر یک از مکانیسمهای حرکتی یک دستگاه روب گلدبرگ را را مورد بررسی قرار دهید، متوجه این موضوع خواهید گردید که سه مکانیسم حیاتی وجود دارد - قرقره، دومینوها و توپی به عنوان مسافر. با استفاده نمودن از وزنهی تعادل مناسب، قرقره دستگاه در جهت کشیدن مسافر به سمت بالا و یا سر دادن آن به آرامی به سمت پایین عالی خواهد بود. به عنوان نمونه، مسافر بر روی یک فنجان فرود خواهد آمد، به عنوان یک وزنهی تعادل عمل خواهد کرد و مسافر جدید را خواهد کشید که در یک فنجان دیگر در انتهای دیگر قرقره و رو به سمت بالا نگه داشته میشود. امکان دارد که موقعیت فنجان در حالتی قرار داده شود که با رسیدن به کف بالایی، این فنجان کج شود و مسافر را رو به سوی جلو بلغزاند. دومینوها همیشه در یک دستگاه روب گلدبرگ یافت میگردند. نصب کردن آنها کار دشواری محسوب میگردد، اما به انجام در آوردن آنها با دقت از ارزش بسیار بالایی برخوردار است. قبول کنید، سرگرمی بسیار جالبی است که طول درازی از دومینوها را تماشا نماییم که در حال فرو پاشی و سرازیر شدن هستند، احساس این را به شما میدهد که ویران کنندهی بزرگ همه چیز هستید، و با رضایتی لذت بخش با انگشتان خود بازی خواهید نمود. هم چنین امکان دارد که دومینوها به جای این که قرار گرفتن در یک خط مستقیم منظم، در اطراف دستگاه به صورت حلقهای شکل قرار داده شوند. هم چنین شما میتوانید از محور و اهرم استفاده نمایید، چنان که آخرین دومینویی که از یک توده میافتد با اهرم برخورد خواهد نمود که در اطراف یک محور می‌چرخد و با تودهی دوم برخورد مینماید. شما خواهید یافت که توپ پر کار بردترین متحرک به کار برده شده است، بنا بر بسیاری از دلایل منطقی. این وسیله گرد است و به اندازهی کافی سریع حرکت مینماید که یک اندازهی حرکت خوب را به وجود آورد، و میتواند به حرکت در درون مسیرها و یا شیارها و همهی این چیزها بپردازد. پس هر وقت دو به شک ماندید، توپی را در این چیز بیاندازید.

ساخت دستگاه روب گلدبرگ خودتان

با در نظر گرفتن تمام مبانیای که پوشش دادیم، اکنون اجازه دهید تا یک دستگاه روب گلدبرگ بسازیم! یک گام به سوی جلو و پایان به نتیجه میرسد. به نظر عجیب و بی معنی میرسد، اما مورد تصور قرار دادن سادهترین و معمولیترین کارهایی که شما به انجام میرسانید، همواره ما را به فکر وا میدارد که این دستگاه را به همان پیچیدگی درست کنیم. چه این کار مانند افراد گروه پوردو آب دادن به یک گیاه، شکستن یک عدد تخم مرغ، پر کردن یک کاسه از حبوبات (این کاری است که ما اقدام به انجام آن کردیم و آن را توضیح خواهیم داد. این دستگاه در سر تا سر یک تاقچهی طولانی در آشپز خانهی ما کشیده شده بود) باشد، این کار را به میل خود انتخاب نمایید و یا به کاری جدید و عجیب و غریب فکر کنید. حال برای به انجام رسانیدن این کار:
با یک نیم لولهای که به سمت پایین قرار دارد شروع مینماییم، توپ را از انتهای بالاتر این نیم لوله به درون آن بیاندازید.

توپ غلت میخورد و به یک تودهی دومینوی S شکل میرسد.

قطعهی آخر موجب به کار افتادن یک تله موش میشود که به سیمی متصل است که در اطراف یک قرقره پیچانیده شده است.
در طرف دیگر این قرقره یک قاشق قرار دارد که در آن توپی دیگر قرار دارد وکه به سمت بالا رها میگردد و توپ را به سمت جلو پرتاب مینماید. (تکمیل نمودن این بخش زمان بسیار زیادی را از ما برد. این امر کمک میکند که تله موش در سر جای خود محکم باقی بماند و قرقره به طور محکم در بالا قرار داده میشود).
این توپ در درون یک قیف فرود میآید (ما موفق شدیم که توپ را در اطراف قیف فرود آوریم و کاری کنیم که برای مدت زمان بسیاری در اطراف قیف به غلتیدن بیافتد. تماشا کردن آن بسیار جالب است)، و سوار بر روی یک نیم لولهی زاویه دار می‌شود.
توپ به سمت پایین میغلتد و بر روی یک انتهای الا کلنگ میافتد، آن قسمت از سر دیگر الا کلنگ که ¼ قاعدهی یک جعبهی حبوبات بر روی آن قرار دارد.
ضلع بالایی جعبه به یک قرقره قلاب شده و آویزان میگردد، و در انتهای دیگر آن یک وزنهی تعادل قرار دارد (این کار مستلزم دقت بسیار زیادی است، چرا که وزن جعبه باید به همان اندازهی وزنهی تعادل باشد. شما باید در جستجوی یک وزن باری کامل بگردید و جعبهی حبوبات باید همیشه پر باشد). این کار به نحوی انجام میپذیرد که جعبه فقط در داخل کاسهای که من نگه داشتهام نمیافتد. به جای آن جعبهی حبوبات وارونه خواهد گردید (بر طبق ضربهی توپ بر روی الا کلنگ و وزن باری)، تنها همین و حبوبات در درون کاسه ریخته میشوند.
ما همچنین موفق گشتیم که همین مسیر را بر روی دستگاه بالایی تعبیه نماییم که شیر را از داخل یک جعبهی مقوایی به درون کاسه میریزد.
امکان دارد که توپ تنها مسافر در این نوع دستگاه نباشد. خود را آزاد ببینید که از هر چیزی که قادر خواهد بود به خوبی دور تا دور مسیر "مسافرت نماید"، مانند یک ماشین اسباب بازی، دارت (به دقت) و حتی میتوان از بادکنکهای هلیومی نیز استفاده نماید. روی هم رفته، تصور دستگاه روب گلدبرگ به منظور جذابیت و خوش بودن با این دستگاه است. دستگاهی که شما میسازید مقید به قوهی تخیل شما و یا آزاد از آنها و ابزارهای دم دست شما خواهد بود. چه این کار به منظور روشی خوب در جهت گذران زمان صورت پذیرد و یا برای به نمایش در آوردن تواناییهای خود در کار دستی و قدرت خلاقیت، دستگاه روب گلدبرگ روشی مشخص در جهت حد اکثر استفاده کردن از آنها خواهد بود.