Contenuto

• Al passo
• Metodo 1 di 3: ottimizza le ruote
• Metodo 2 di 3: regolare lo chassis
• Metodo 3 di 3: massimizza la potenza
• Suggerimenti
• Cose da considerare
• Avvertenze

Quindi l'insegnante di fisica ti ha incaricato di realizzare un'auto con una "trappola per topi": crea, progetta e costruisci un piccolo veicolo che è alimentato dall'azione caricata a molla di una trappola per topi per guidarlo il più lontano possibile. Se vuoi essere migliore degli altri studenti della tua classe, devi rendere la tua auto il più efficiente possibile in modo da poter spremere ogni centimetro dalla tua "macchina". Con il giusto approccio, è possibile ottimizzare il design della tua auto per la massima distanza utilizzando solo materiali domestici comuni. Potresti anche essere in grado di acquistare un kit di un veicolo del genere per risparmiare un sacco di fatica.

Al passo

Metodo 1 di 3: ottimizza le ruote

1. Utilizzare ruote posteriori più grandi. Le ruote grandi hanno un'inerzia rotazionale maggiore rispetto alle ruote piccole. In pratica, questo significa che una volta che iniziano a rotolare, sono più difficili da fermare. Ciò rende le ruote grandi perfette per le competizioni in cui la distanza percorsa è importante: in teoria accelereranno meno rapidamente rispetto alle ruote più piccole, ma rotoleranno molto più a lungo e generalmente copriranno una distanza maggiore. Quindi, per la distanza massima, rendere le ruote attaccate all'albero di trasmissione (quello su cui è attaccata la trappola per topi, di solito quella posteriore) molto grandi.
   • La ruota anteriore è un po 'meno importante: può essere grande o piccola. Per far sembrare il tuo veicolo un classico drag racer, opta per ruote posteriori grandi e ruote anteriori più piccole.
2. Usa ruote sottili e leggere. Le ruote più sottili significano meno attrito e possono rotolare ulteriormente se la distanza è ciò che desideri o di cui hai bisogno con il tuo veicolo trappola per topi. È anche importante considerare il peso delle ruote stesse: qualsiasi peso non necessario alla fine rallenterà la tua auto o porterà a un attrito extra. Inoltre, vale la pena notare che le ruote larghe possono avere anche un piccolo effetto negativo sulla resistenza dell'aria dell'auto. Per questi motivi, ti consigliamo di utilizzare le ruote più sottili e leggere disponibili per la tua auto.
   • I vecchi CD o DVD funzionano abbastanza bene per questo scopo: sono grandi, sottili ed estremamente leggeri. In questo caso, è possibile utilizzare una rondella per ridurre il foro al centro del CD (per adattare meglio l'asse).
   • Se hai accesso a un vecchio disco in vinile (per un giradischi) anche questi funzionano molto bene, sebbene potrebbero essere troppo pesanti per le trappole per topi più piccole.
3. Utilizzare un assale posteriore stretto. Supponendo che sarà un'auto a trazione posteriore, le ruote posteriori gireranno ogni volta che si gira l'asse posteriore. Se il tuo asse posteriore è estremamente piccolo, la tua auto trappola per topi sarà in grado di girare più volte per la stessa lunghezza di fune rispetto a se fosse più larga. Questo si traduce nel girare più spesso le ruote posteriori, il che significa una distanza maggiore! Ecco perché è un'idea sensata realizzare il tuo asse con il materiale più sottile disponibile e che possa ancora sostenere il peso del telaio e delle ruote.
   • I tasselli in legno stretti sono una buona scelta facilmente disponibile qui. Se hai accesso a barre di metallo sottili, queste sono ancora migliori: quando lubrificate, di solito danno meno attrito.
4. Crea trazione irruvidendo i bordi delle ruote. Se le ruote scivolano sul terreno quando la trappola si chiude, l'energia viene sprecata: la trappola per topi fa girare le ruote, ma non ottieni una distanza extra. Se questo accade alla tua auto, l'aggiunta di materia prima alle ruote posteriori può migliorarne la trazione. Per mantenere il peso basso, usa solo quanto necessario per dare alle estremità delle ruote un po 'di aderenza e non di più. Alcuni materiali adatti sono:
   • Nastro elettrico
   • Elastici
   • Palloncini rotti
   • Inoltre, un pezzo di carta vetrata sotto le ruote posteriori sulla linea di partenza può ridurre lo slittamento se l'auto inizia a muoversi (quando è più probabile lo slittamento).

Metodo 2 di 3: regolare lo chassis

1. Costruisci il telaio più leggero possibile. Soprattutto, la tua auto dovrebbe essere leggera. Più piccola è la massa della tua auto, meglio è: ogni grammo o milligrammo che puoi radere dal telaio della tua auto lo porterà un po 'oltre. Non cercare di utilizzare materiale aggiuntivo per il telaio diverso da quello necessario per mantenere la trappola per topi e gli assi delle ruote in posizione. Se vedi uno spazio sprecato, prova a rimuoverlo o, se impossibile, perforalo con un trapano elettrico per ridurre il peso. Hai anche bisogno del materiale più leggero possibile per il tuo telaio. Ecco solo alcuni esempi che potrebbero essere adatti:
   • Legno di balsa
   • Piatti di plastica dura
   • Lamiere sottili e leggere (coperture in alluminio / lamiera, ecc.)
   • Costruire giocattoli (K’NEX, Lego, ecc.)
2. Rendi il telaio lungo e stretto. Idealmente, l'auto dovrebbe essere aerodinamica, ovvero avere un'area più piccola possibile nella direzione in cui viaggerà. Confronta questo con una freccia, un motoscafo, un aereo o una lancia: un veicolo progettato pensando alla massima efficienza avrà quasi sempre una forma lunga e snella per ridurre al minimo la resistenza. Ai fini della tua auto trappola per topi, questo significa che il tuo telaio deve essere stretto sia orizzontalmente che verticalmente (anche se sarà difficile rendere il telaio più stretto della trappola per topi stessa).
   • Non dimenticare di ridurre al minimo la resistenza conferendo alla tua auto il profilo più stretto e più piccolo possibile. Mettiti a terra e guarda la tua auto di fronte per vedere pezzi del telaio che rendono il profilo della tua auto inutilmente grande.
3. Usa la colla al posto dei chiodi quando possibile. Quando possibile, prova a utilizzare la colla nel design della tua auto, piuttosto che chiodi, spille o altri materiali più pesanti. Ad esempio, devi usare solo pochi piccoli punti di colla per attaccare la tua trappola per topi al telaio. In generale, la colla tiene bene quanto le unghie, il che può aggiungere peso inutile. Usa la colla super, non la colla per la scuola, poiché quest'ultima non regge molto bene.
   • Un altro vantaggio della colla è che di solito non influisce sulla resistenza dell'aria della tua auto. D'altra parte, se una delle estremità di un chiodo sporge dal telaio, può ha un piccolo effetto.
4. Tieni a mente l'integrità strutturale del tuo telaio. L'unico fattore limitante quando si tratta di quanto leggero e sottile puoi rendere il telaio della tua auto trappola per topi è la sua fragilità: se l'auto è troppo leggera, può diventare così fragile che l'azione di chiusura della trappola per topi può rompere l'auto. Il delicato equilibrio tra raggiungere la distanza massima e rendere instabile la tua auto può essere piuttosto difficile da ottenere, ma sii audace nello sperimentare. La stessa trappola per topi probabilmente non si romperà mai, quindi finché hai del materiale extra per il telaio, sei libero di commettere errori.
   • Se stai usando un materiale extra fragile come il legno di balsa e hai difficoltà a tenere insieme il tuo telaio, prendi in considerazione l'aggiunta di una piccola striscia di un materiale più robusto (come il metallo o la plastica) sul fondo del telaio. Ciò aumenta la resistenza strutturale dell'auto e limita la variazione della resistenza dell'aria e del peso.

Metodo 3 di 3: massimizza la potenza

1. Dai alla tua trappola per topi un lungo "braccio" per aumentare la leva. La maggior parte delle auto trappola per topi funziona in questo modo: la trappola per topi è `` fissata '', una corda legata al braccio della trappola per topi viene accuratamente avvolta attorno a uno degli assi delle ruote e quando la trappola si chiude, il braccio oscillante della trappola trasferisce l'asse per far girare le ruote. Poiché il braccio della drizza è piuttosto corto, se l'auto non è costruita con cura, può tirare la cintura troppo rapidamente, facendo scivolare le ruote e sprecando energia. Per una trazione più lenta e più stabile, attacca un lungo bastone al braccio per fare leva, quindi lega l'estremità della corda ad esso, piuttosto che al braccio stesso.
   • È importante utilizzare il materiale corretto per la leva. Il manico non deve piegarsi affatto sotto la tensione della corda - questo significa che l'energia viene sprecata. Molti manuali consigliano robuste strutture in balsa o balsa rinforzata con metallo per una leva salda ma leggera.
2. Posizionare la trappola il più in avanti possibile. Supponendo che la trappola stia guidando le ruote posteriori, posizionare la trappola per topi sul telaio il più avanti possibile, senza toccare le ruote anteriori. Maggiore è la distanza tra la drizza e le ruote, migliore è - maggiore distanza significa che puoi avvolgere più corda attorno all'asse per la rete ancora un po potenza di trazione lenta e costante.
3. Assicurarsi che l'attrito sulle parti mobili sia minimo. Per la massima distanza, si desidera utilizzare il più possibile la potenza della trappola per topi. Ciò significa ridurre il attrito sulle superfici dell'auto in cui i punti scivolano l'uno contro l'altro. Utilizzare un lubrificante delicato, come WD-40, olio per macchine da cucire o un prodotto simile per mantenere i punti di contatto tra le parti mobili di un'auto ben lubrificati in modo che l'auto "si muova" nel modo più fluido possibile.
   • Tutte le descrizioni degli edifici per un'auto con trappola per topi indicano che l'asse è la principale fonte di attrito in un veicolo del genere. Per ridurre al minimo l'attrito sull'asse, strofinare o spruzzare un po 'di lubrificante su ciascun asse nel punto in cui incontra il telaio e, se possibile, inserirlo nel punto di contatto facendo scorrere le ruote avanti e indietro.
4. Se puoi, usa la trappola per topi più potente possibile. Di solito tutti gli studenti dovranno utilizzare la stessa trappola per topi per questo compito, in modo che ogni macchina abbia la stessa potenza. Tuttavia, se non hai questa limitazione, usa la trappola per topi più potente che riesci a trovare! Trappole più grandi come le trappole per topi forniscono molta più potenza delle trappole per topi di base, ma richiedono anche strutture più robuste e possono rompere l'auto se si chiudono, quindi potrebbe essere necessario rinforzare e regolare il telaio e / o gli assi.
   • Tieni presente che le trappole per topi e altre trappole per roditori di grandi dimensioni possono facilmente spezzarti le dita, quindi gestisci le trappole che sono sul bordo, anche se sei sicuro che la trappola sia attaccata al tuo albero e non possa chiudersi liberamente.

Suggerimenti

• Ridurre l'attrito sull'albero riducendo al minimo l'area del supporto che entra in contatto con l'albero motore. Un supporto per i sottili alberi in acciaio ha meno attrito di un foro praticato attraverso un tronco.
• Riduci gli urti posizionando un pezzo di spugna sulla zona del formaggio. Ciò impedisce all'auto di saltare troppo quando il braccio della leva si ripiega.
• L'allineamento dell'assale e delle sospensioni è fondamentale per ridurre l'attrito e migliorare le prestazioni.
• Se acquisti una lavatrice, porta con te un CD e l'asse al negozio di ferramenta. Ciò aumenta le possibilità che otterrai la taglia giusta la prima volta.
• Puoi vedere molti diversi progetti degli studenti sul sito web "Mouse Trap Car Challenge".
• Aumenta l'attrito cerando la corda con cera di candela. Incerandola, la corda ha una migliore trazione sull'albero.
• Aumentare l'attrito dove necessario utilizzando un elastico o un nastro attorno all'albero in cui è avvolta la corda. La fune dovrebbe ruotare l'albero e non scivolare.
• Ridurre la massa utilizzando un semplice bastoncino leggero come carrozzeria. La riduzione della massa riduce anche l'attrito sui martinetti dell'assale.
• È utile assicurarsi che il tuo asse non oscilli o si muova a sinistra ea destra.
• Usa la minor massa possibile sull'auto pur rendendola abbastanza grande da poter essere spostata.

Cose da considerare

• Rapporto ruota / asse: Utilizzare ruote grandi e un piccolo asse per la distanza. Pensa alla ruota posteriore di una bicicletta; una piccola unità e una grande ruota.
• Lentezza: Quanta energia ci vuole per avviare la tua auto? Un'auto più leggera ha bisogno di meno. Diminuisci la massa del tuo veicolo per la massima distanza.
• Rilascio di energia: Quando l'energia viene rilasciata lentamente, la potenza viene utilizzata in modo più efficiente e l'auto continuerà a guidare. Un modo per rallentare questo rilascio è allungare il braccio della leva. Un braccio più lungo percorre una distanza maggiore e crea più fune attorno all'asse. L'auto continua, ma più lenta.
• Attrito: Ridurre al minimo l'attrito sull'albero riducendo al minimo l'area di contatto. In questo esempio, viene utilizzata una sottile staffa in acciaio. All'inizio è stato praticato un foro attraverso un tronco per trattenere le ceneri. Questo è stato omesso perché la maggiore superficie consente all'auto di utilizzare l'energia per superare l'attrito invece di spostarsi in avanti.
• Trazione: Questo è l'attrito che usi a tuo vantaggio. L'attrito dovrebbe essere massimizzato dove necessario (dove la fune si avvolge attorno all'asse e dove le ruote entrano in contatto con il pavimento). Scivolare funi o ruote equivale a sprecare energia.

Avvertenze

• C'è un limite alla quantità di energia disponibile: la forza della molla. L'auto nella foto è vicina al massimo. Se il braccio della leva fosse stato più lungo, o le ruote fossero più grandi, allora l'auto lo avrebbe fatto non muoverti affatto! In questo caso, l'energia prodotta può essere "regolata" premendo leggermente le antenne (accorciando la maniglia).
• Le trappole per topi sono pericolose. Potresti rompere un dito. Fatti sempre sorvegliare da un adulto. Potresti ferirti e la caduta potrebbe rompersi!
• Fai attenzione agli strumenti, al taglio del legno o a qualsiasi materiale dannoso. Assicurati lì sempre la supervisione di un adulto è quando lavori al progetto.