Conţinut

• A calca
• Metoda 1 din 3: Optimizați roțile
• Metoda 2 din 3: Reglați șasiul
• Metoda 3 din 3: Maximizați puterea
• sfaturi
• Lucruri de luat în considerare
• Avertizări

Așadar, profesorul de fizică v-a însărcinat să faceți o mașină dintr-o „capcană pentru șoareci”: creați, proiectați și construiți un vehicul mic care este alimentat de acțiunea cu arc a unei capcane pentru șoareci pentru a o conduce cât mai departe posibil. Dacă vrei să fii mai bun decât ceilalți elevi din clasa ta, trebuie să-ți faci mașina cât mai eficientă, astfel încât să poți scoate fiecare centimetru din „mașina” ta. Cu abordarea corectă, este posibil să eficientizați designul mașinii dvs. pentru o distanță maximă utilizând numai materiale obișnuite pentru uz casnic. De asemenea, este posibil să puteți cumpăra un kit pentru un astfel de vehicul pentru a vă economisi mult efort.

A calca

Metoda 1 din 3: Optimizați roțile

1. Folosiți roți spate mai mari. Roțile mari au o inerție de rotație mai mare decât roțile mici. În practică, acest lucru înseamnă că, odată ce încep să se rostogolească, sunt mai greu de oprit. Acest lucru face ca roțile mari să fie perfecte pentru competițiile în care distanța parcursă este importantă - teoretic, ele vor accelera mai puțin repede decât roțile mai mici, dar vor rula mult mai mult și, în general, vor parcurge o distanță mai mare. Deci, pentru distanța maximă, faceți roțile atașate la arborele motor (cel în care este atașată capcana pentru șoareci, de obicei cea din spate) foarte mari.
   • Roata din față este puțin mai puțin importantă - poate fi mare sau mică. Pentru a face vehiculul să arate ca un cursor de tracțiune clasic, optează pentru roți spate mari și roți față mai mici.
2. Folosiți roți subțiri și ușoare. Roțile mai subțiri înseamnă o frecare mai mică și pot rula mai departe dacă distanța este ceea ce doriți sau aveți nevoie cu vehiculul dvs. de capcană pentru șoareci. De asemenea, este important să luați în considerare greutatea roților - orice greutate care nu este necesară va încetini în cele din urmă mașina sau va duce la frecare suplimentară. În plus, este demn de remarcat faptul că roțile late pot avea chiar și un mic efect negativ asupra rezistenței la aer a mașinii. Din aceste motive, veți dori să utilizați cele mai subțiri și mai ușoare roți disponibile pentru mașina dvs.
   • CD-urile sau DVD-urile vechi funcționează destul de bine în acest scop - sunt mari, subțiri și extrem de ușoare. În acest caz, o mașină de spălat poate fi utilizată pentru a reduce gaura din centrul CD-ului (pentru a face ca axul să se potrivească mai bine).
   • Dacă aveți acces la un disc vechi de vinil (pentru un platan rotativ), acestea funcționează și ele extrem de bine, deși pot fi prea grele pentru cele mai mici capcane ale mouse-ului.
3. Folosiți o axă spate îngustă. Presupunând că va fi o mașină cu tracțiune spate, roțile din spate se vor roti de fiecare dată când rotiți puntea spate. Dacă puntea din spate este extrem de mică, mașina dvs. de șoareci va putea să se întoarcă de mai multe ori pentru aceeași lungime de frânghie decât dacă ar fi mai lată. Acest lucru se traduce prin rotirea roților din spate mai des, ceea ce înseamnă o distanță mai mare! De aceea este o idee sensibilă să-ți faci axul din cel mai subțire material disponibil și care să poată susține în continuare greutatea cadrului și a roților.
   • Diblurile înguste din lemn sunt o alegere bună, ușor disponibilă aici. Dacă aveți acces la tije metalice subțiri, acestea sunt chiar mai bune - atunci când sunt lubrifiate, ele oferă de obicei o frecare mai mică.
4. Creați tracțiune asprând marginile roților. Dacă roțile alunecă pe pământ atunci când capcana se închide, atunci energia este irosită - capcana pentru șoareci rotește roțile, dar nu obțineți o distanță suplimentară. Dacă acest lucru se întâmplă cu mașina dvs., adăugarea de materii prime la roțile din spate poate îmbunătăți tracțiunea acesteia. Pentru a vă menține greutatea redusă, utilizați doar cât este necesar pentru a conferi capetelor roților o anumită aderență și nu mai mult. Unele materiale adecvate sunt:
   • Bandă electrică
   • Benzi de cauciuc
   • Baloane sparte
   • În plus, o bucată de șmirghel sub roțile din spate la linia de start poate reduce derapajul dacă mașina începe să se miște (atunci când derapajul este cel mai probabil).

Metoda 2 din 3: Reglați șasiul

1. Construiți cel mai ușor șasiu posibil. Mai presus de toate, mașina ta ar trebui să fie ușoară. Cu cât masa autovehiculului este mai mică, cu atât este mai bună - fiecare gram sau miligram pe care îl puteți rade de pe șasiul mașinii dvs. îl va duce puțin mai departe. Nu încercați să utilizați material suplimentar pentru șasiu, altele decât cele necesare pentru a menține capcana mouse-ului și axele roților la locul lor. Dacă vedeți spațiu irosit, încercați să îl eliminați sau, dacă este imposibil, să faceți găuri în el cu un burghiu electric pentru a reduce greutatea. De asemenea, aveți nevoie de cel mai ușor material posibil pentru șasiu. Iată doar câteva exemple care pot fi potrivite:
   • Lemn de balsa
   • Plăci din plastic dur
   • Foi subțiri, ușoare (acoperișuri din aluminiu / tablă etc.)
   • Jucării de construcție (K’NEX, Lego etc.)
2. Faceți șasiul lung și îngust. În mod ideal, mașina ar trebui să fie aerodinamică - adică să aibă o zonă cât mai mică în direcția în care va călători. Comparați acest lucru cu o săgeată, barcă cu motor, avion sau suliță - un vehicul proiectat cu o eficiență maximă în minte va avea aproape întotdeauna o formă lungă și subțire pentru a minimiza rezistența. În sensul mașinii dvs. de capcane pentru șoareci, aceasta va însemna că șasiul dvs. trebuie să fie îngust atât pe orizontală, cât și pe verticală (deși va fi dificil să faceți șasiul mai îngust decât capcana pentru șoareci în sine).
   • Nu uitați să minimizați rezistența oferind mașinii dvs. cel mai îngust și cel mai mic profil posibil. Stați pe pământ și priviți mașina din față pentru a vedea bucăți de șasiu care fac ca profilul mașinii dvs. să fie inutil de mare.
3. Folosiți lipici în loc de unghii ori de câte ori este posibil. Ori de câte ori este posibil, încercați să utilizați lipici în designul mașinii dvs., mai degrabă decât cuie, știfturi sau alte materiale mai grele. De exemplu, trebuie să folosiți doar câteva puncte mici de lipici pentru a atașa capcana mouse-ului la șasiu. În general, lipiciul ține la fel de bine ca unghiile, ceea ce poate adăuga o greutate inutilă. Folosiți super lipici, nu lipici școlar, deoarece acesta din urmă nu va rezista foarte bine.
   • Un alt avantaj al lipiciului este că, de obicei, nu afectează rezistența la aer a mașinii dvs. Pe de altă parte, dacă oricare dintre capetele unui cui iese din șasiu, poate sa are un efect mic.
4. Rețineți integritatea structurală a șasiului. Singurul factor limitativ când vine vorba de cât de ușor și de subțire puteți face ca șasiul mașinii dvs. de șoareci este fragilitatea - dacă mașina este prea ușoară, poate deveni atât de fragilă încât acțiunea de închidere a trapei de șoareci poate sparge mașina. Bilanțul delicat dintre a atinge distanța maximă și a-ți face mașina instabilă poate fi destul de dificil pentru a obține corect, dar îndrăzneț să experimentezi. Capcana pentru șoareci în sine nu se va rupe niciodată, așa că atâta timp cât aveți material suplimentar pentru șasiu, sunteți liberi să faceți greșeli.
   • Dacă utilizați un material extrem de fragil, cum ar fi lemnul de balsa și vă luptați să vă țineți șasiul împreună, luați în considerare adăugarea unei benzi mici dintr-un material mai robust (cum ar fi metal sau plastic) în partea de jos a șasiului. Acest lucru mărește rezistența structurală a mașinii și limitează schimbarea rezistenței aerului și a greutății.

Metoda 3 din 3: Maximizați puterea

1. Dă-i capcanei de șoareci un „braț” lung pentru a crește efectul de levier. Majoritatea mașinilor pentru capcane pentru șoareci funcționează așa: capcana pentru șoareci este „setată”, o frânghie legată de brațul capcanei pentru șoareci este înfășurată cu grijă în jurul uneia dintre axele roților, iar când capcana se închide, brațul oscilant al capcanei își transferă energia către axa pentru a face rotirea roților. Deoarece brațul curții este destul de scurt, dacă mașina nu este construită cu atenție, se poate trage de centură prea repede, provocând alunecarea roților și risipind energie. Pentru o tracțiune mai lentă, mai stabilă, atașați un băț lung la braț pentru a acționa ca pârghie, apoi legați capătul șirului de el, mai degrabă decât de brațul însuși.
   • Este important să utilizați materialul corect pentru pârghia dvs. Mânerul nu trebuie să se îndoaie deloc sub tensiunea șirului - asta înseamnă că se risipește energia. Multe manuale recomandă structuri robuste de balsa sau balsa armată cu metal pentru pârghie fermă, dar ușoară.
2. Poziționați capcana cât mai departe posibil. Presupunând că capcana conduce roțile din spate, plasați capcana mouse-ului pe șasiu cât mai departe posibil, fără a atinge roțile din față. Cu cât este mai mare distanța dintre curț și roți, cu atât mai bună - cu cât este mai mare distanța, puteți înfășura mai multă frânghie în jurul axei pentru plasă putin mai mult putere de tragere lentă și constantă.
3. Asigurați-vă că există fricțiuni minime pe părțile mobile. Pentru distanță maximă, doriți să utilizați cât mai multă putere din capcana mouse-ului. Aceasta înseamnă reducerea frecare pe suprafețele mașinii dvs. unde punctele alunecă una împotriva celeilalte. Utilizați un lubrifiant ușor, cum ar fi WD-40, ulei pentru mașină de cusut sau un produs similar, pentru a menține punctele de contact dintre părțile în mișcare ale unei mașini bine unse, astfel încât mașina să se "miște" cât mai lin.
   • Toate descrierile clădirii pentru o mașină capcană de șoarece indică faptul că axa este sursa principală de frecare într-un astfel de vehicul. Pentru a minimiza fricțiunea pe axă, frecați sau pulverizați puțin lubrifiant pe fiecare axă unde întâlnește șasiul și, dacă este posibil, lucrați-l în punctul de contact glisând roțile înainte și înapoi.
4. Dacă poți, folosește cea mai puternică capcană pentru mouse. De obicei, toți elevii vor trebui să folosească aceeași capcană pentru mouse pentru această sarcină, astfel încât fiecare mașină să aibă aceeași putere. Cu toate acestea, dacă nu aveți această limitare, folosiți cea mai puternică capcană pentru șoareci pe care o puteți găsi! Capcanele mai mari, cum ar fi capcanele pentru șobolani, oferă mult mai multă putere decât capcanele de bază ale șoarecilor, dar necesită, de asemenea, structuri mai robuste și pot sparge mașina dacă se închid, deci este posibil să trebuiască să vă consolidați și să vă ajustați șasiul și / sau axele.
   • Rețineți că capcanele pentru șobolani și alte capcane mari pentru rozătoare vă pot rupe cu ușurință degetele, așa că manipulați capcanele care sunt pe margine, chiar dacă sunteți sigur că capcana este atașată la arbore și nu se poate închide liber.

sfaturi

• Reduceți frecarea pe arbore minimizând suprafața suportului care intră în contact cu arborele de antrenare. Un suport pentru arborii subțiri din oțel are o frecare mai mică decât o gaură forată printr-un bușten.
• Reduceți șocurile plasând o bucată de burete pe zona brânzei. Acest lucru împiedică mașina să sară prea mult atunci când brațul pârghiei se rabatează.
• Alinierea axelor și a suspensiilor este esențială pentru a reduce frecarea și pentru a îmbunătăți performanța.
• Dacă cumpărați o mașină de spălat, luați cu dvs. un CD și osia la magazinul de hardware. Acest lucru crește șansa ca veți obține dimensiunea potrivită prima dată.
• Puteți vedea multe proiecte diferite de studenți pe site-ul web „Mouse Trap Car Challenge”.
• Măriți fricțiunea ceruind frânghia cu ceară de lumânare. Ceară, frânghia are o tracțiune mai bună pe arbore.
• Creșteți frecarea, acolo unde este necesar, folosind o bandă de cauciuc sau o bandă în jurul axului în care șnurul este înfășurat. Coarda ar trebui să rotească arborele și să nu alunece.
• Reduceți masa folosind un simplu baston ușor ca caroserie. Reducerea masei reduce, de asemenea, frecarea la cricurile osiei.
• Este util să vă asigurați că puntea nu se clatină sau se va deplasa la stânga și la dreapta.
• Folosiți cât mai puțină masă posibil pe mașină, în timp ce o faceți suficient de mare pentru a vă deplasa.

Lucruri de luat în considerare

• Raport roată / axă: Utilizați roți mari și o axă mică pentru distanță. Gândiți-vă la roata din spate a unei biciclete; o unitate mică și o roată mare.
• Lentoare: Câtă energie este necesară pentru a porni mașina? O mașină mai ușoară are nevoie de mai puțin. Reduceți masa vehiculului pentru cea mai mare distanță.
• Eliberarea de energie: Când energia este eliberată încet, puterea este utilizată mai eficient și mașina va conduce mai departe. O modalitate de a încetini această eliberare este de a prelungi brațul pârghiei. Un braț mai lung parcurge o distanță mai mare și creează mai multă frânghie în jurul axei. Mașina continuă, dar mai încet.
• Frecare: Minimizați fricțiunea pe arbore prin minimizarea zonei de contact. În acest exemplu, se folosește un suport subțire de oțel. La început, o gaură a fost forată printr-un buștean pentru a ține cenușa. Acest lucru a fost omis deoarece suprafața crescută permite mașinii să folosească energie pentru a depăși fricțiunea în loc să meargă înainte.
• Tracţiune: Aceasta este o frecare pe care o folosiți în avantajul dvs. Fricțiunea ar trebui să fie maximizată acolo unde este necesar (unde frânghia se înfășoară în jurul axei și unde roțile vin în contact cu podeaua). Alunecarea frânghiilor sau a roților este egală cu energia irosită.

Avertizări

• Există o limită a cantității de energie disponibilă: forța arcului. Mașina din imagine este aproape de maxim. Dacă brațul pârghiei ar fi fost mai lung sau roțile ar fi fost mai mari, atunci mașina ar fi făcut-o nu te mișca deloc! În acest caz, puterea de energie poate fi „reglată” prin împingerea ușoară a antenelor (scurtarea mânerului).
• Capcanele pentru șoareci sunt periculoase. Ai putea rupe un deget. Solicitați întotdeauna unui adult să supravegheze. Ai putea fi rănit și căderea s-ar putea sparge!
• Aveți grijă cu sculele, tăierea lemnului sau orice materiale dăunătoare. Asigură-te acolo mereu supravegherea adulților este atunci când lucrați la proiect.