Per tant, el vostre professor de ciències us assigna una tasca de classe per construir un "cotxe per a ratolins", que consisteix a construir i dissenyar un petit vehicle que obtingui energia gràcies al moviment instantani d'una trampa per a ratolins perquè el cotxe pugui moure's el més lluny possible. Si voleu superar els vostres companys de classe, haureu de fer el cotxe el més eficient possible per cobrir la distància més llunyana. Amb l’enfocament adequat, podeu dibuixar dissenys detallats de cotxes per aconseguir la màxima distància utilitzant només eines senzilles a casa.
Pas
Mètode 1 de 3: Optimització de les rodes del vehicle
Pas 1. Utilitzeu una roda posterior gran
Les rodes grans tenen una major inèrcia de rotació que les rodes petites. En termes pràctics, un cop les rodes comencin a girar, tindran més dificultats per aturar-se. Per tant, les rodes més grans són perfectes per a competicions de distància; teòricament acceleraran més lentament que les rodes més petites, però giraran més i cobriran distàncies més llargues. Per tant, per obtenir un màxim espai lliure, col·loqueu la roda molt gran a l’eix de direcció (que és on s’uneix la trampa per ratolins, que sol ser la part posterior).
La roda davantera realment no importa, pot ser gran o petita. Perquè sembli un cotxe de carreres, és possible que vulgueu posar les rodes grans a la part posterior i les més petites a la part davantera
Pas 2. Utilitzeu una roda fina i lleugera
No poseu pes a les rodes: les càrregues innecessàries alentiran el cotxe o causaran friccions. A més, les rodes amples poden tenir un efecte negatiu sobre el remolc a causa de la resistència de l’aire. Per tant, és millor que utilitzeu les rodes més fines i lleugeres per al cotxe.
- Els CD o DVD antics funcionen prou bé per complir aquest propòsit: grans, prims i molt lleugers. En termes de compatibilitat, els taps de canonades es poden utilitzar per reduir la mida del forat al centre del CD (per adaptar-se a l'eix).
- Si teniu discos de vinil, també podeu utilitzar-los, tot i que poden ser massa pesats per a una trampa per a ratolins molt petita.
Pas 3. Utilitzeu un petit eix posterior
Suposem que el vostre cotxe és un cotxe que depèn de les rodes posteriors. Cada vegada que gira l’eix posterior, la roda posterior també gira. Si l’eix posterior és molt prim, el cotxe de ratolins es podrà moure més ràpidament a la mateixa distància que si l’eix posterior fos més ample. Quan la roda posterior giri més, la distància recorreguda també serà més gran. Per tant, és molt aconsellable fer l’eix amb el material més prim però que pugui suportar el pes del marc i de les rodes.
Els tacs petits són una bona opció i són fàcils d’aconseguir. Si teniu barres metàl·liques, això és encara millor: quan es lubriquen, no solen fregar-se amb molta facilitat
Pas 4. Creeu tracció afegint arestes a la roda
Si la roda rellisca mentre es trenca la trampa, es perdrà energia: la trampa per ratolins funciona per fer girar la roda. Tot i això, a causa de la derrapada, el cotxe no arriba a la distància desitjada. Per tant, afegir un material que indueixi la fricció a la roda posterior reduirà el risc de lliscament. Per no fer massa pes, utilitzeu tanta inducció com sigui necessari per donar una mica d’adherència i res més. Aquests ingredients són:
- Adhesiu elèctric
- Goma d'esborrar
- El globus de goma que ha esclatat
- A més, col·locar paper de vidre sota les rodes a l’inici del moviment reduirà el risc de relliscar quan el cotxe comenci a moure’s (és a dir, quan el risc de relliscar és freqüent).
Mètode 2 de 3: ajust del marc del cotxe
Pas 1. Feu el marc el més lleuger possible
El més important és que el cotxe ha de ser lleuger. Com menys massa tingui el vostre cotxe, millor: cada gram o mil·ligram que pugueu treure del marc del vostre cotxe farà que el vostre cotxe vagi avançant cada vegada més. Intenteu no afegir cap material de marc que no sigui el que requereixen la trampa per ratolins i l'eix. Si veieu una peça que no funciona, proveu de treure-la o, si és possible, punxeu-hi un forat amb un trepant per reduir el pes. També podeu utilitzar el material més lleuger per al marc del vehicle. Els materials adequats són els següents:
- Fusta de balsa
- Full de plàstic dur
- Placa metàl·lica prima i lleugera (alumini, material de coberta de zinc, etc.)
- Joguines de construcció (K'NEX, Lego, etc.)
Pas 2. Feu un marc llarg i petit
Idealment, voleu que el cotxe tingui una forma aerodinàmica, és a dir, el cotxe tindrà la menor superfície a la part contra la qual viatgi. Com una fletxa, un vaixell llarg, un avió o una llança, un vehicle dissenyat per a la màxima eficiència sempre tindrà una forma llarga i prima per minimitzar la fricció contra la resistència de l’aire. Per a un cotxe de ratolins, haureu de construir el marc del cotxe perquè sigui petit (tot i que serà difícil fer un marc més petit que el mateix), a més de ser prim verticalment.
Recordeu, per tal de minimitzar el lliscament, heu d’intentar que el perfil del vostre cotxe sigui el més reduït i petit possible. Proveu de col·locar el cotxe a terra i de mirar-lo des de la part davantera per obtenir una visió més clara de les grans parts del cotxe
Pas 3. Feu servir cola en lloc d’ungles sempre que sigui possible
Si és possible, apliqueu cola al disseny del vostre cotxe en lloc d’utilitzar claus, pals de cola o altres objectes pesats. Per exemple, només heu d’utilitzar una petita quantitat de cola per enganxar la trampa per ratolins al marc. En general, la cola funcionarà igual que les ungles, mentre que les ungles posaran un pes innecessari.
Un altre avantatge de la cola és que normalment no afecta la resistència del vent del vehicle. Mentrestant, si la punta de l’ungla surt del marc del cotxe, això provocarà un efecte menor
Pas 4. Tingueu sempre present la integritat estructural del marc del cotxe
L’únic factor limitant a l’hora de fer un bastidor de cotxe lleuger i prim és la seva fragilitat: si el bastidor és massa lleuger, el bastidor serà tan fràgil que un trencament d’una trampa per ratolins farà malbé el cotxe. La precisió en l'equilibri de l'eficiència per aconseguir la màxima distància amb l'estabilització del cotxe serà força difícil. Tot i això, no tingueu por d’experimentar. La trampa per ratolins rarament es trenca, de manera que sempre que tingueu bastant material per al marc, teniu la llibertat d’equivocar-vos.
Si utilitzeu un material molt fràgil com la fusta de balsa i teniu problemes per encaixar el marc, penseu a afegir un material més fort com metall o plàstic a la part inferior del marc del marc. En fer-ho, heu augmentat la resistència estructural del cotxe, a més de minimitzar els canvis en la resistència i el pes de l’aire
Mètode 3 de 3: maximitzar la potència del cotxe
Pas 1. Doneu a la vostra ratolina un "braç" llarg per augmentar el seu palanquejament
La majoria dels cotxes de ratolins funcionen de la següent manera: la trampa per ratolins està "configurada", una corda lligada a la trampa es fa enrotllar acuradament en un dels eixos de la roda i, quan el dispositiu es trenca, el braç de trampa flotant envia energia a l'eix. a girar les rodes. Com que el braç de trampa és bastant curt, un cotxe que no es construeix amb cura tirarà de la corda massa ràpidament i farà que les rodes rellisquin i perdin energia. Per obtenir una estirada més lenta i ferma, intenteu fixar una planxa llarga al braç que faci de palanca i, a continuació, intenteu lligar l'extrem de la corda al ferro en lloc de lligar-lo al braç.
Utilitzeu el material adequat com a palanca. La palanca no s’ha de doblegar en absolut a causa de la tensió de la corda; quan això passa, es perd el poder. Moltes guies recomanen una construcció de balsa més resistent o suports de balsa amb ferro afegit per obtenir una palanca resistent però lleugera
Pas 2. Col·loqueu la trampa el més lluny possible
Suposem que la trampa farà girar la roda del darrere. Voleu que la trampa per ratolins estigui allunyada del marc perquè no toqui les rodes del davant. Com més gran sigui la distància entre la trampa i la roda, millor serà; més llarga serà la distància que permetrà rodar més corda al voltant de l’eix per obtenir un tir més lent i més potència.
Pas 3. Assegureu una fricció mínima a les parts mòbils del cotxe
Per obtenir una distància màxima, voleu utilitzar gairebé el 100% de la potència de la vostra ratolina. Això vol dir que heu de reduir la "fricció" a les superfícies dels cotxes que llisquen entre si. Utilitzeu un lubricant suau, com ara WD 40, greixos per a automoció o productes similars, per mantenir els punts de contacte entre les parts mòbils del cotxe lubricades de manera que el cotxe "funcioni" el més suaument possible.
Molts manuals de fabricació de cotxes de ratolins identifiquen l’eix com la principal font de fricció dels cotxes de ratolins. Per minimitzar la fricció de l'eix, apliqueu o ruixeu una petita quantitat de lubricant a cada eix unit al marc. Després, si és possible, proveu el terreny comú fent rodar les rodes endavant i enrere
Pas 4. Utilitzeu la trampa per ratolins més potent
La majoria de les vegades, per fabricar un cotxe per a ratolins, cal que tots els estudiants utilitzin una trampa per a ratolins de la mateixa mida perquè cada cotxe tingui la mateixa quantitat de potència. Tanmateix, si es permet, utilitzeu trampes que tinguin més potència que les trampes normals. Les trampes més grans, com ara una trampa per a clavegueram, proporcionen més energia que una trampa per a ratolins normal. Però aquesta trampa també requereix una construcció de bastidor més resistent. En cas contrari, aquesta trampa pot destruir el cotxe mentre s’estira. Cal reforçar el marc i l’eix del cotxe perquè coincideixin.
Tingueu en compte que les trampes de clavegueram i altres trampes grans per a rosegadors poden trencar-se els dits. Per tant, aneu amb compte, fins i tot quan esteu segurs que la trampa ja està fixada a l’eix i que no s’enfonsarà fàcilment
Consells
- Si la corda s’enrotlla al voltant de l’eix, pot ser difícil que el cotxe es mogui. L’addició d’un gran enllaç al volant pot augmentar la tracció. En algunes imatges hi ha una bobina de goma a l'eix, que actua com a "engranatge" i redueix el lliscament de la corda.
- Utilitzeu la palanca més llarga per estendre el braç de la ratolí el màxim possible. L’extrem que recorre una distància més llarga facilitarà el treball del rodet de corda a la roda. L'antena d'una ràdio malmesa es pot utilitzar com a palanca. Tot el que sigui llarg, lleuger i poc flexible es pot utilitzar com a palanca.
- Reduïu la fricció a l’eix minimitzant la superfície de suport en contacte amb l’eix de direcció. Els suports d’eixos fets d’acer prim tenen menys fricció que els forats foradats en blocs de fusta.
- Reduïu el xoc utilitzant una esponja que actua com un esquer de formatge. Això reduirà el salt del cotxe quan el braç de la palanca es trenqui.
- L'ajust de les línies d'eixos i els coixinets és essencial per reduir la fricció i millorar el rendiment.
- Reduïu la fricció aplicant Molykote® un lubricant en pols basat en disulfur de molibdè als eixos, rodes i molles de ratolins.
- Porteu el CD i l’eix a la ferreteria si esteu comprant taps. "Pot" ajudar a ajustar la mida la primera vegada.
Podeu veure els esforços dels estudiants al lloc web del Mouse Trap Car Challenge.
- Augmenteu la fricció encerant la corda amb una espelma lleugera. En proporcionar cera, la corda té una millor tirada a l’eix.
- Augmenteu la fricció quan sigui necessari utilitzant goma o cinta adhesiva o apliqueu adhesiu al voltant de l’eix on s’enrotlla la corda. La corda farà girar l’eix i no rellisqui.
- Reduïu la massa mitjançant l'ús de varetes lleugeres per a les parts del cos del mobi. La reducció de la massa també reduirà la fricció als suports de l’eix.
Coses que cal saber
- Relació roda / eix: Per a distància, utilitzeu una roda gran i un eix petit. Imagineu-vos la roda posterior d’una bicicleta; Engranatges petits i rodes grans.
- Inèrcia: Quanta potència es necessita per fer funcionar el cotxe? Els cotxes més lleugers requereixen menys potència. Baixeu la massa del vostre vehicle per obtenir la millor distància.
- Taxa d’alliberament d’energia: Si l’energia s’allibera lentament, l’energia s’utilitza de manera més eficient i el cotxe avançarà més. Una manera d’alentir aquest alliberament és allargar el braç de la palanca. El braç més llarg viatja més i deixa més espai per al carret de corda al voltant de l’eix. El cotxe avançarà més, però més lentament.
- Fricció: Minimitzeu la fricció a l'eix minimitzant l'àrea de contacte. Com a exemple s’utilitzen mènsules d’acer prim. Inicialment, es fa un forat al bloc de fusta utilitzat per subjectar l’eix. Després, a causa de la superfície més gran, el cotxe utilitza energia per fer front a la fricció en lloc de moure’s.
- estirar: Això és el que es coneix com a fricció quan s’utilitza com a avantatge. La fricció s’hauria de maximitzar allà on calgui (on la corda s’enrotlla al voltant de l’eix i on la roda es troba amb el terra). Si es llisquen cordes o rodes es perdrà energia.
Advertiment
- Hi ha un límit a la quantitat d'energia disponible; és a dir, potència per. El cotxe que s’exemplifica ja és un exemple que aconsegueix la màxima eficiència. Si les palanques fossin més llargues o les rodes fossin més grans, el cotxe “no es mouria gens”. En aquest cas, la potència alliberada es pot "girar" empenyent l'antena cap a l'interior (escurçant la palanca).
- Les trampes de ratolí són força perilloses. Es pot trencar el dit. Demaneu ajuda a un adult. Et pots fer mal i també pots trencar trampes!
- Aneu amb compte quan utilitzeu eines, talleu fusta o quan utilitzeu materials perillosos. Sempre heu de demanar ajuda a un adult quan treballeu.
