Så din naturfaglærer har givet din klasse den klassiske "musefældebil" -opgave: at lave, designe og bygge et lille køretøj drevet af en musefælde, der knækker, for at få din bil til at rejse så langt som muligt. Hvis du vil komme ud foran alle de andre elever i din klasse, skal du gøre din bil så effektiv som muligt, så du kan presse hver eneste tomme ud af din "bil". Med den rigtige tilgang er det muligt at strømline din bils design til maksimal afstand ved kun at bruge almindelige hjemmematerialer. Du kan også købe et musefælde -bilsæt fra enhver håndværksbutik og springe over, om det vil fungere.
Trin
Metode 1 af 3: Optimering af dine hjul
Trin 1. Brug store baghjul
Store hjul har større rotationsinerti end små hjul. I praksis betyder det, at når de først begynder at rulle, er det sværere at stoppe med at rulle. Dette gør store hjul perfekte til afstandsbaserede konkurrencer - teoretisk set accelererer de mindre hurtigt end mindre hjul, men de ruller meget længere, og de rejser generelt en større afstand. Så for maksimal afstand, gør hjulene på drivakslen (den musefælden er bundet til, som normalt er den bageste) meget store.
Forhjulet er lidt mindre vigtigt - det kan være stort eller lille. For et klassisk drag racer -look, vil du have store hjul i ryggen og mindre foran
Trin 2. Brug tynde, lette hjul
Tyndere hjul har mindre friktion og kan gå længere, hvis afstanden er, hvad du ønsker eller har brug for med din musefælde -racer. Det er også vigtigt at tage vægten af selve hjulene i betragtning - enhver unødvendig vægt vil i sidste ende bremse din bil eller føre til ekstra friktion. Derudover er det værd at bemærke, at brede hjul endda kan have en lille negativ effekt på bilens træk på grund af luftmodstand. Af disse grunde vil du gerne bruge de tyndeste, letteste hjul til din bil.
- Gamle cd'er eller dvd'er fungerer rimeligt godt til dette formål - de er store, tynde og ekstremt lette. I dette tilfælde kan en VVS -skive bruges til at reducere hulstørrelsen i midten af CD'en (for at passe bedre til akslen).
- Hvis du har adgang til gammel vinyl, fungerer disse også ekstremt godt, selvom de måske er for tunge til de mindste musefælder.
Trin 3. Brug en smal bagaksel
Forudsat at din bil er en baghjulstrukket bil, hver gang din bagaksel drejer, drejer baghjulene. Hvis din bagaksel er ekstremt tynd, vil din musefældebil kunne dreje den flere gange for den samme længde af snoren, end den ville, hvis den var bredere. Dette betyder, at du drejer dine baghjul flere gange, hvilket betyder større afstand! Af denne grund er det en klog idé at gøre din aksel ud af det tyndeste materiale til rådighed, der stadig kan understøtte vægten af stel og hjul.
Smalle træstænger er et godt, let tilgængeligt valg her. Hvis du har adgang til tynde metalstænger, er disse endnu bedre - når de smøres, har de normalt mindre friktion
Trin 4. Opret trækkraft ved at angive kanterne på hjulets friktion
Hvis hjulene glider mod jorden, når fælden er affjedret, spildes energi - musefælden fungerer for at få hjulene til at dreje, men du får ikke ekstra afstand. Hvis dette sker med din bil, kan tilføjelse af et friktionsfremkaldende materiale til baghjulene reducere deres glidning. For at holde dine vægtkrav nede, skal du kun bruge så meget som nødvendigt for at give hjulspidserne lidt greb og ikke noget ekstra. Nogle egnede materialer er:
- Elektrisk tape
- Elastikker
- Poppet ballongummi
- Derudover kan placering af et stykke sandpapir under baghjulene ved startlinjen reducere glid, når bilen begynder at bevæge sig (når det er mest sandsynligt).
Metode 2 af 3: Tilpasning af din ramme
Trin 1. Byg den letteste ramme muligt
Frem for alt skal din bil være lys. Jo mindre massen af din bil er, jo bedre - hvert gram eller milligram du kan barbere af din bils ramme er lidt længere vil din musefælde kunne skubbe din bil. Prøv ikke at have ekstra rammemateriale ud over, hvad der er nødvendigt for at holde din musefælde og hjulaksler på plads. Hvis du ser spildplads på din ramme, kan du prøve at fjerne den eller, hvis dette er umuligt, lave huller i den med en boremaskine for at bringe vægten ned. Du vil også gerne bruge det letteste materiale til din ramme. Her er blot et par egnede:
- Balsatræ
- Hårde plastikplader
- Tynde, lette metalplader (tagmateriale i aluminium/tin osv.)
- Bygningslegetøj (K'NEX, Legos osv.)
Trin 2. Gør rammen lang og smal
Ideelt set vil du have, at din bil er formet aerodynamisk - det vil sige, at den præsenterer det mindst mulige overfladeareal i den retning, den vil køre. Ligesom en pil, en langbåd, et fly eller et spyd, vil et køretøj, der er designet med maksimal effektivitet i tankerne, næsten altid have en lang, tynd form for at minimere træk fra luftmodstand. I forbindelse med din musefældebil vil det betyde, at din ramme bliver både smal (selvom det vil være svært at få din ramme smallere end selve musefælden) og lodret tynd.
Husk, for at minimere træk, forsøger du at give din bil den smalleste, mindste profil muligt. Prøv at komme ned på jorden og se på din bil forfra for at få øje på stykker af karmen, der gør din bils profil unødigt stor
Trin 3. Brug lim i stedet for søm, hvor det er muligt
Uanset hvor du kan, prøv at bruge lim i din bils design frem for søm, stifter eller andre tungere løsninger. For eksempel skal du kun bruge nogle få små pletter lim til at fastgøre din musefælde til rammen. Generelt vil limen holde lige så godt som søm, hvilket kan tilføre unødig vægt. Brug superlim ikke skolelim, den holder ikke så godt.
En anden fordel ved lim er, at det normalt ikke bør påvirke din bils luftmodstand. På den anden side, hvis den ene ende af et søm stikker ud af din ramme, kan det have en mindre effekt
Trin 4. Husk din rammes strukturelle integritet i tankerne
Den eneste begrænsende faktor, når det kommer til, hvor let og tynd du kan lave din musefælde -bils stel, er dens skrøbelighed - hvis den er for lys, kan den blive så skrøbelig, at handlingen med at springe musefælden bryder bilen fra hinanden. Den sarte balance mellem at nå den maksimale afstand og gøre din bil ustabil kan være ret vanskelig at få rigtigt, men vær ikke bange for at eksperimentere. Selve musefælden vil sandsynligvis aldrig gå i stykker, så så længe du har ekstra rammemateriale, har du friheden til at lave fejl.
Hvis du bruger et ekstra skrøbeligt materiale som balsatræ, og du har svært ved at få din ramme til at holde sammen, kan du overveje at tilføje en lille strimmel af et mere robust materiale som metal eller plast på undersiden af rammen. Dette øger bilens strukturelle styrke, samtidig med at ændringen i dens luftmodstand og vægt minimeres
Metode 3 af 3: Maksimering af din magt
Trin 1. Giv din fælde en lang "arm" for at øge dens gearing
De fleste musefældebiler fungerer som følger: musefælden er "sat", en snor, der er bundet til musefældens arm, vikles omhyggeligt rundt om en af hjulakslerne, og når fælden springes, overfører fældens svingarm sin energi til akslen for at dreje hjulene. Da fældens arm er temmelig kort, kan den, hvis bilen ikke er omhyggeligt konstrueret, trække i snoren for hurtigt, hvilket får hjulene til at glide og energi går tabt. For et langsommere, mere stabilt træk, prøv at fastgøre en lang stang til armen for at fungere som en håndtag, og derefter binde enden af snoren til dette, bedre end til selve armen
Det er vigtigt at bruge det rigtige materiale til din håndtag. Håndtaget bør slet ikke bøje under strengens belastning - det repræsenterer spild af energi. Mange guider anbefaler robuste balsakonstruktioner eller balsa forstærket med metal for at give et robust, men let håndtag
Trin 2. Placer fælden så langt frem som muligt
Hvis du antager, at din fælde vil dreje baghjulene, vil du have, at din bils musefælde er langt fremme på rammen, som den kan være uden at røre forhjulene. Jo længere afstanden mellem fælden og hjulene er, jo bedre - mere afstand betyder, at du vil være i stand til at sløjfe mere snor rundt om akslen for bare lidt ekstra langsom og stabil trækkraft.
Trin 3. Sørg for minimal friktion på dine bevægelige dele
For maksimal afstand vil du gerne bruge så tæt på 100% af din musefældes effekt som muligt. Dette betyder at reducere friktionen på overflader af din bil, hvor punkter glider mod hinanden. Brug et mildt smøremiddel, som WD-40, autofedt eller et lignende produkt for at holde kontaktpunkterne mellem bilens bevægelige dele godt olierede, så bilen "kører" så gnidningsløst som muligt.
Mange musefælder bilbygningsguider identificerer akslen som den primære kilde til friktion på en musefældebil. For at minimere akselfriktion gnides eller sprøjtes lidt smøremiddel på hver aksel, hvor den møder rammen, så arbejd den om muligt ind i kontaktpunktet ved at skubbe hjulene frem og tilbage
Trin 4. Hvis du får lov til det, skal du bruge den mest kraftfulde musefælde
For elever med musefældeopgaver vil det meste af tiden være påkrævet, at alle elever bruger samme størrelse musefælde, så alles bildesign har samme mængde strøm. Men hvis du ikke har denne begrænsning, er du velkommen til at bruge den mest kraftfulde musefælde, du kan finde! Større fælder som rottefælder giver meget mere kraft end grundlæggende musefælder, men de kræver også mere robuste konstruktioner, eller de kan bryde bilen fra hinanden, når de er fjedret, så du skal muligvis forstærke din ramme og/eller aksler for at rumme.
Husk, at rottefælder og andre store gnaverfælder let kan bryde fingre, så håndter bevæbnede fælder med ekstrem forsigtighed, selv når du er sikker på, at fælden er rigget op til din aksel og ikke bør kunne lukke frit
Tips
- Hvis snoren bare er viklet rundt om akslen, kan bilen næsten ikke bevæge sig. Tilføjelse af et større drevnav kan forbedre trækkraften. På nogle billeder er der et gummidæk på akslen, dette fungerer som et "gear" og reducerer snoreglidning.
- Brug den længste håndtag til rådighed til at forlænge musefældearmen så langt som muligt. Spidsen krydser en større afstand, så flere hjulomviklinger af snor kan spille ud. En antenne fra en ødelagt bomkasse blev brugt til håndtaget. Alt langt, let og ikke for fleksibelt vil fungere for håndtaget.
- Reducer friktion på akslen ved at minimere overfladearealet på understøtningen, der kommer i kontakt med drivakslen. en akselstøtte af tyndt stål har mindre friktion end et hul boret gennem en træsten.
- Reducer stød ved at bruge lidt svamp som simuleret ost. Dette forhindrer bilen i at hoppe så meget, når håndtaget slås ned.
- Justeringen af aksler og beslag er afgørende for reduceret friktion og øget ydeevne.
- Reducer friktion ved at påføre Molykote®, et molybdendisulfidbaseret pulveriseret smøremiddel på aksler, hjul og musefældefjeder.
- Tag en cd og akslen med dig til isenkræmmeren, hvis du køber en vaskemaskine. Dette kan hjælpe dig med at få den rigtige størrelse første gang.
- Du kan se mange forskellige elevindsatser på webstedet Mouse Trap Car Challenge.
- Forøg friktionen ved at vokse snoren med stearinvoks. Ved at vokse den har snoren et bedre træk på akslen.
- Forøg friktionen, hvor det er nødvendigt ved at bruge et gummidæk eller tape omkring akslen, hvor snoren er pakket ind. Strengen skal dreje akslen og ikke glide.
- Reducer massen ved at bruge en simpel lyspind til kropssektionen. Reduktion af massen reducerer også friktionen ved akselstøtterne.
- Det er nyttigt at sikre, at din aksel ikke rumler rundt, ellers flytter den til venstre og højre.
- Brug så lidt masse på bilen som muligt, mens du stadig gør den stor nok til at bevæge sig.
Ting at overveje
- Forhold mellem hjul og aksel: Brug store hjul og en lille aksel til afstand. Tænk på baghjulet på en cykel; et lille drivgear og et stort hjul.
- Inerti: Hvor meget energi tager det at få din bil i gang? En lettere bil kræver mindre. Sænk din bils masse for den bedste afstand.
- Frekvens for frigivelse af energi: Hvis energien frigives langsomt, bruges strømmen mere effektivt, og bilen kører videre. En måde at bremse denne frigivelse på er at forlænge håndtaget. En længere arm tilbagelægger en større afstand og tillader flere snoreomslag rundt om akslen. Bilen vil gå langt, men langsommere.
- Friktion: Minimer friktion på akslen ved at minimere kontaktfladearealet. Et tyndt stålbeslag blev brugt i dette eksempel. Først blev et hul boret gennem en træsten brugt til at holde akslen. Dette blev opgivet, fordi det større overfladeareal får bilen til at bruge energi til at overvinde friktion frem for at rejse fremad.
- Trækkraft: Det er det, du kalder friktion, når det bruges til din fordel. Friktion bør maksimeres, hvor det er nødvendigt (hvor snoren ombrydes rundt om akslen, og hvor hjulene kommer i kontakt med gulvet). Glidende snor eller hjul er lig med spildt energi.
Advarsler
- Musefælder er farlige. Du kan knække en finger. Brug voksenovervågning. Du kan komme til skade, og du kan dele fælden!
- Der er en grænse for mængden af tilgængelig energi; forårets kraft. Den viste bil er tæt på maksimum. Hvis håndtaget var længere, eller hjulene var større, ville bilen slet ikke bevæge sig! I dette tilfælde kan energifrigivelsen "indstilles" ved at skubbe nogle i antennerne (forkort håndtaget).
- Vær forsigtig, når du håndterer værktøj, skærer træ eller med skadelige materialer. Det skulle du altid have voksen overvågning ved arbejde.
