Å kjøre en musefellebil så langt som mulig

Innhold

Å trå
Metode 1 av 3: Optimaliser hjulene
Metode 2 av 3: Juster chassiset
Metode 3 av 3: Maksimer kraften
Tips
Ting å tenke på
Advarsler

Så fysikklæreren har gitt deg i oppdrag å lage en bil av en "musefelle": lage, designe og bygge et lite kjøretøy som drives av en fjærbelastet handling fra en musefelle for å kjøre den så langt som mulig. Hvis du vil bli bedre enn de andre studentene i klassen din, må du gjøre bilen din så effektiv som mulig slik at du kan presse hver tomme ut av "bilen" din. Med riktig tilnærming er det mulig å strømlinjeforme bilens design for maksimal avstand ved bruk av vanlige husholdningsmaterialer. Du kan også være i stand til å kjøpe et sett med et slikt kjøretøy for å spare deg for mye arbeid.

Å trå

Metode 1 av 3: Optimaliser hjulene

Bruk større bakhjul. Store hjul har større rotasjonsinerti enn små hjul. I praksis betyr dette at når de begynner å rulle, er de vanskeligere å stoppe. Dette gjør store hjul perfekte for konkurranser der avstanden er viktig - teoretisk vil de akselerere mindre raskt enn mindre hjul, men de vil rulle mye lenger og generelt dekke større avstand. Så for maksimal avstand, gjør hjulene festet til drivakselen (den der musefellen er festet, vanligvis den bakre) veldig store.
- Forhjulet er litt mindre viktig - det kan være stort eller lite. For å få bilen til å se ut som en klassisk dragracer, velg store bakhjul og mindre forhjul.
Bruk tynne, lette hjul. Tynnere hjul betyr mindre friksjon og kan rulle lenger hvis avstanden er det du ønsker eller trenger med musefellebilen. Det er også viktig å ta hensyn til vekten på selve hjulene - hvilken som helst vekt som ikke er nødvendig vil til slutt redusere bilen eller føre til ekstra friksjon. I tillegg er det verdt å merke seg at brede hjul kan til og med ha en liten negativ effekt på bilens luftmotstand. Av disse grunnene vil du bruke de tynneste, letteste hjulene som er tilgjengelige for bilen din.
- Gamle CDer eller DVDer fungerer ganske bra for dette formålet - de er store, tynne og ekstremt lette. I dette tilfellet kan en skive brukes til å redusere hullet i midten av CDen (for å få akselen til å passe bedre).
- Hvis du har tilgang til en gammel vinylplate (for en platespiller), fungerer disse også veldig bra, selv om de kan være for tunge for de minste musefellene.
Bruk en smal bakaksel. Forutsatt at det kommer til å være en bakhjulsdrevet bil, vil bakhjulene snu hver gang du snur bakakselen. Hvis bakakselen din er ekstremt liten, vil musefellebilen din kunne snu flere ganger for samme taulengde enn om den var bredere. Dette betyr at du snur bakhjulene oftere, noe som betyr større avstand! Derfor er det en fornuftig idé å lage akselen av det tynneste materialet som er tilgjengelig, og som fremdeles kan bære vekten på rammen og hjulene.
- Smale treplugger er et godt, lett tilgjengelig valg her. Hvis du har tilgang til tynne metallstenger, er disse enda bedre - når de smøres, gir de vanligvis mindre friksjon.
Opprett trekkraft ved å gjøre kantene på hjulene ru. Hvis hjulene glir på bakken når fellen lukkes, blir energi bortkastet - musefellen snurrer hjulene, men du får ikke ekstra avstand. Hvis dette skjer med bilen din, kan det øke trekkraften når du legger til råmateriale i bakhjulene. For å holde vekten nede, bruk bare så mye som nødvendig for å gi endene på hjulene noe grep og ikke mer. Noen egnede materialer er:
- Elektrisk tape
- Gummibånd
- Knuste ballonger
- I tillegg kan et stykke sandpapir under bakhjulene ved startlinjen redusere glattingen hvis bilen begynner å bevege seg (når det er mest sannsynlig å skli).

Metode 2 av 3: Juster chassiset

Bygg et lettest mulig chassis. Fremfor alt skal bilen din være lett. Jo mindre bilmassen din er, desto bedre - hvert gram eller milligram du kan barbere av bilens chassis, tar det litt lenger. Ikke prøv å bruke ekstra materiale til chassiset enn det som er nødvendig for å holde musefellen og hjulakslene på plass. Hvis du ser bortkastet plass, kan du prøve å fjerne den, eller hvis det er umulig, slå hull i den med en kraftbor for å redusere vekten. Du trenger også lettest mulig materiale til chassiset ditt. Her er bare noen få eksempler som kan være passende:
- Balsa tre
- Plater av hard plast
- Tynne, lette metallplater (aluminium / tinntak, etc.)
- Bygge leker (K’NEX, Lego, etc.)
Gjør chassiset langt og smalt. Ideelt sett bør bilen være aerodynamisk - det vil si at den har et så lite område som mulig i retningen den skal kjøre. Sammenlign dette med en pil, hurtigbåt, fly eller spyd - et kjøretøy designet med maksimal effektivitet i tankene vil nesten alltid ha en lang, slank form for å minimere motstand. Når det gjelder musefellebilen din, vil dette bety at chassiset må være smalt både horisontalt og vertikalt (selv om det vil være vanskelig å gjøre chassiset smalere enn selve musefellen).
- Ikke glem å minimere luftmotstanden ved å gi bilen din den smaleste og minste profilen som er mulig. Stå på bakken og se på bilen din forfra for å se deler av chassiset som gjør profilen til bilen din unødvendig stor.
Bruk lim i stedet for negler når det er mulig. Når det er mulig, kan du prøve å bruke lim i bilens design, i stedet for negler, pinner eller andre tyngre materialer. For eksempel trenger du bare å bruke noen få små limprikker for å feste musefellen til kabinettet. Generelt holder limet like godt som neglene, noe som kan legge til unødvendig vekt. Bruk superlim, ikke skolelim, da sistnevnte ikke holder veldig bra.
- En annen fordel med lim er at det vanligvis ikke påvirker luftmotstanden til bilen din. På den annen side, hvis den ene enden av en spiker stikker ut av chassiset ditt, kan det har en liten effekt.
Husk den strukturelle integriteten til chassiset ditt. Den eneste begrensende faktoren når det kommer til hvor lett og slank du kan lage musefellebilens understell, er skjørheten - hvis bilen er for lett, kan den bli så skjør at handlingen med å lukke musefellen kan knuse bilen. Den delikate balansen mellom å nå maksimal avstand og gjøre bilen din ustabil, kan være ganske vanskelig å få rett, men vær modig til å eksperimentere. Musefellen i seg selv vil sannsynligvis aldri gå i stykker, så så lenge du har ekstra chassismateriale, er du fri til å gjøre feil.
- Hvis du bruker et ekstra skjørt materiale som balsatre og sliter med å holde chassiset sammen, bør du vurdere å legge til en liten stripe av et solidere materiale (for eksempel metall eller plast) i bunnen av kabinettet. Dette øker bilens strukturelle styrke og begrenser endringen i luftmotstand og vekt.

Metode 3 av 3: Maksimer kraften

Gi musefellen din en lang "arm" for å øke innflytelsen. De fleste musefellebiler fungerer slik: musefellen er 'satt', et tau som er bundet til armen på musefellen, er forsiktig viklet rundt en av hjulakslene, og når fellen smelter, overfører den svingende armen til fellen sin energi til akselen for å få hjulene til å snu. Fordi armen på halyard er ganske kort, hvis bilen ikke er nøye konstruert, kan den trekke i beltet for raskt, noe som får hjulene til å skli og kaste bort energi. For et langsommere, mer stabilt trekk, fest en lang pinne til armen for å fungere som innflytelse, og bind deretter enden av strengen til den, i stedet for til selve armen.
- Det er viktig å bruke riktig materiale til spaken. Håndtaket skal ikke bøyes i det hele tatt under strengens spenning - dette betyr at energi blir bortkastet. Mange håndbøker anbefaler robuste balsakonstruksjoner eller balsa forsterket med metall for fast, men likevel lett innflytelse.
Plasser fellen så langt frem som mulig. Forutsatt at fellen kjører bakhjulene, plasser musefellen på chassiset så langt frem som mulig uten å berøre forhjulene. Jo større avstand mellom mellomgang og hjul, jo bedre - mer avstand betyr at du kan pakke mer tau rundt akselen for nett litt mer langsom og jevn trekkraft.
Forsikre deg om at det er minimal friksjon på de bevegelige delene. For maksimal avstand vil du bruke så mye av kraften til musefellen som mulig. Dette betyr å redusere friksjon på underlag på bilen din der punkter glir mot hverandre. Bruk et mildt smøremiddel, for eksempel WD-40, symaskinolje eller et lignende produkt for å holde kontaktpunktene mellom de bevegelige delene av en bil godt oljet slik at bilen "beveger seg" så jevnt som mulig.
- Alle bygningsbeskrivelser for en musefellebil indikerer at akselen er den viktigste friksjonskilden i et slikt kjøretøy. For å minimere friksjonen på akselen, gni eller spray litt smøremiddel på hver aksel der den møter understellet, og arbeid det om mulig inn i kontaktpunktet ved å skyve hjulene frem og tilbake.
Hvis du kan, bruk den kraftigste musefellen som er mulig. Vanligvis vil alle studenter måtte bruke samme musefelle for denne oppgaven, slik at hver bil har samme kraft. Men hvis du ikke har denne begrensningen, bruk den kraftigste musefellen du kan finne! Større feller som rottefeller gir mye mer kraft enn grunnleggende musefeller, men de krever også sterkere konstruksjoner og kan ødelegge bilen hvis de lukkes, så du må kanskje forsterke og justere chassis og / eller aksler.
- Husk at rottefeller og andre store gnagerfeller lett kan knekke fingrene, så håndter feller som er på kanten, selv om du er sikker på at fellen er festet til skaftet og ikke klikker fritt.

Tips

Reduser friksjon på akselen ved å minimere støtteområdet som kommer i kontakt med drivakselen. En støtte for de tynne stålakslene har mindre friksjon enn et hull boret gjennom en tømmerstokk.
Reduser sjokkene ved å plassere et stykke svamp på området av osten. Dette forhindrer at bilen hopper for mye når spakarmen foldes ned.
Aksling og fjæring er avgjørende for å redusere friksjon og forbedre ytelsen.
Hvis du kjøper en vaskemaskin, tar du en CD og akselen med til jernvarebutikken. Dette øker sjansen for at du får riktig størrelse første gang.
Du kan se mange forskjellige studentprosjekter på nettstedet "Mouse Trap Car Challenge".
Øk friksjonen ved å vokse tauet med stearinvoks. Ved å vokse det har tauet bedre trekk i skaftet.
Øk friksjonen der det er nødvendig ved å bruke et strikk eller tape rundt skaftet der strengen er viklet. Tauet skal snu skaftet og ikke skli.
Reduser massen ved å bruke en enkel lyspinne som karosseri. Reduserende masse reduserer også friksjon ved akseljekkene.
Det er nyttig å sørge for at akselen din ikke vakler, eller den beveger seg mot venstre og høyre.
Bruk så lite masse som mulig på bilen mens du fortsatt gjør den stor nok til å bevege seg.

Ting å tenke på

Hjul / aksel-forhold: Bruk store hjul og en liten aksel for avstanden. Tenk på bakhjulet på en sykkel; en liten stasjon og et stort hjul.
Treghet: Hvor mye energi tar det å starte bilen din? En lettere bil trenger mindre. Reduser kjøretøyets masse for den største avstanden.
Frigjøring av energi: Når energien frigjøres sakte, brukes kraften mer effektivt, og bilen vil kjøre videre. En måte å bremse denne utgivelsen på er å forlenge spakarmen. En lengre arm går større avstand og skaper mer tau rundt akselen. Bilen fortsetter, men tregere.
Friksjon: Minimer friksjonen på akselen ved å minimere kontaktområdet. I dette eksemplet brukes en tynn stålbrakett. I begynnelsen ble det boret et hull gjennom en tømmerstokk for å holde asken. Dette ble utelatt fordi det økte overflatearealet gjør at bilen kan bruke energi for å overvinne friksjon i stedet for å bevege seg fremover.
Trekkraft: Dette er friksjon du bruker til din fordel. Friksjon bør maksimeres der det er nødvendig (der tauet vikles rundt akselen og der hjulene kommer i kontakt med gulvet). Glidende tau eller hjul tilsvarer bortkastet energi.

Advarsler

Det er en grense for hvor mye energi som er tilgjengelig: vårens kraft. Bilen på bildet er nær det maksimale. Hvis spakarmen hadde vært lengre, eller hjulene var større, ville bilen gjort det ikke bevege deg i det hele tatt! I dette tilfellet kan energiutgangen "innstilles" ved å skyve antennene litt (forkorte håndtaket).
Musfeller er farlige. Du kan knekke en finger. Ha alltid en voksen til å overvåke. Du kan bli skadet og fallet kan gå i stykker!
Vær forsiktig med verktøy, saging av tre eller skadelige materialer. Sørg for at det alltid tilsyn av voksne er når du jobber med prosjektet.