Rock Me Archimedes – Trò cân bằng mô-men xoắn (Torque) & vật lý in 3D

Thiết kế này là một cách vui và “tận tay” để khám phá torque (mô-men xoắn) và sự cân bằng. Nó dùng tốt cả trong lớp học lẫn ở nhà, đồng thời cũng là một ví dụ hay về những gì 3D printing và OpenSCAD có thể làm được.

Mẫu được thiết kế kỹ để dễ in: không cần supports, đã tối ưu hướng in, và được làm để in nhiều màu dễ dàng với máy in single extruder. Tôi dùng đồng penny làm quả cân và sẽ cần chèn vào giữa lúc đang in, trước khi phần đó được in kín lại.

Học sinh có thể bắt đầu với cái “thang” (ladder) và các quả cân in sẵn (in nhiều mức khối lượng khác nhau) để tìm hiểu việc khoảng cách tới điểm tựa (pivot) và vị trí đặt khối lượng ảnh hưởng tới cân bằng ra sao. Với khoảng cách giữa các bậc cố định 20 mm, học sinh có thể cân/đo các quả cân và tính vị trí đặt lý tưởng bằng phương trình torque (Force = Mass × Distance). Cách này cho một phần nhập môn rất rõ ràng, dễ hình dung về trạng thái cân bằng mô-men (torque equilibrium).

Khi đã nắm cơ bản, có thể thay phần ladder bằng một trò chơi cân bằng mang tính chiến thuật, lấy cảm hứng từ Rock Me Archimedes. Thêm các “ladder weights” vào điểm treo thấp bên dưới sẽ hạ trọng tâm (center of gravity), giúp bàn chơi ổn định hơn và cũng cho phép chỉnh độ khó.

Tổng quan trò chơi (2 người chơi):

• Mỗi người bắt đầu với 12 viên bi và chọn một end zone

• Ban đầu không có viên bi nào trên bàn

• Mỗi lượt, người chơi hoặc đặt 1 viên bi vào starting zone, hoặc gieo xúc xắc để di chuyển các viên bi đang ở trên bàn

• Bi di chuyển theo các đường lưới; được phép nhảy qua bi của đối thủ

• Có thể chia lượt di chuyển cho nhiều viên bi

Điều kiện thắng:

• Ai đưa được 4 viên bi vào end zone của mình trước sẽ thắng

• Nếu trong lượt của bạn mà bàn bị nghiêng đến mức một đầu chạm mặt bàn, bạn thua

Chiều cao thành bên có thể chỉnh trong OpenSCAD để tinh chỉnh độ ổn định hoặc để vừa với phần gắn ladder.

Đây là dự án đầu tiên của tôi với OpenSCAD nên xin lỗi nếu code hơi khó hiểu.