Содержание

• Шагать
• Метод 1 из 3. Оптимизация колес
• Метод 2 из 3: отрегулируйте шасси
• Метод 3 из 3: максимальное увеличение мощности
• Советы
• Что нужно учитывать
• Предупреждения

Итак, учитель физики поручил вам сделать машину из «мышеловки»: создать, спроектировать и построить небольшое транспортное средство, которое приводится в движение подпружиненным действием мышеловки, чтобы проехать на нем как можно дальше. Если вы хотите быть лучше других учеников в вашем классе, вам нужно сделать свою машину максимально эффективной, чтобы вы могли выжать каждый дюйм из своей «машины». При правильном подходе можно оптимизировать дизайн вашего автомобиля для максимального расстояния, используя только обычные хозяйственные материалы. Вы также можете купить комплект такого транспортного средства, чтобы сэкономить много сил.

Шагать

Метод 1 из 3. Оптимизация колес

1. Используйте задние колеса большего размера. Большие колеса имеют большую инерцию вращения, чем маленькие колеса. На практике это означает, что когда они начинают катиться, их труднее останавливать. Это делает большие колеса идеальными для соревнований, где важна пройденная дистанция - теоретически они будут ускоряться медленнее, чем колеса меньшего размера, но они будут катиться гораздо дольше и, как правило, преодолевают большее расстояние. Итак, для максимального расстояния сделайте колеса, прикрепленные к карданному валу (тот, на котором крепится мышеловка, обычно задний), очень большими.
   • Переднее колесо немного менее важно - оно может быть большим или маленьким. Чтобы ваш автомобиль выглядел как классический драг-рейсер, выберите большие задние колеса и меньшие передние колеса.
2. Используйте тонкие легкие колеса. Более тонкие колеса означают меньшее трение и могут катиться дальше, если расстояние - это то, что вам нужно или нужно с мышеловкой. Также важно учитывать вес самих колес - любой лишний вес в конечном итоге замедлит вашу машину или приведет к дополнительному трению. Кроме того, стоит отметить, что широкие колеса могут даже незначительно отрицательно сказаться на воздушном сопротивлении автомобиля. По этим причинам вы захотите использовать самые тонкие и легкие колеса, доступные для вашего автомобиля.
   • Для этой цели подходят старые компакт-диски или DVD - они большие, тонкие и очень легкие. В этом случае можно использовать шайбу, чтобы уменьшить отверстие в центре компакт-диска (чтобы ось лучше подходила).
   • Если у вас есть доступ к старой виниловой пластинке (для проигрывателя), они также работают очень хорошо, хотя они могут быть слишком тяжелыми для самых маленьких ловушек для мыши.
3. Используйте узкую заднюю ось. Если предположить, что это будет автомобиль с задним приводом, задние колеса будут поворачиваться каждый раз, когда вы поворачиваете заднюю ось. Если ваша задняя ось очень мала, ваша мышеловка сможет поворачиваться больше раз при той же длине веревки, чем если бы она была шире. Это означает, что вы чаще поворачиваете задние колеса, а значит, и расстояние больше! Вот почему это разумная идея сделать вашу ось из самого тонкого доступного материала, который все еще может выдерживать вес рамы и колес.
   • Узкие деревянные дюбели здесь - хороший, легкодоступный выбор. Если у вас есть доступ к тонким металлическим стержням, они даже лучше - при смазке они обычно дают меньшее трение.
4. Создайте сцепление с дорогой, сделав края колес более шероховатыми. Если колеса скользят по земле, когда ловушка закрывается, энергия тратится впустую - мышеловка раскручивает колеса, но вы не получаете лишнего расстояния. Если это произойдет с вашим автомобилем, добавление сырья к задним колесам может улучшить его сцепление с дорогой. Чтобы снизить вес, используйте ровно столько, сколько необходимо, чтобы дать концам колес некоторое сцепление, и не более того. Некоторые подходящие материалы:
   • Изолента
   • Резинки
   • Разбитые воздушные шары
   • Кроме того, кусок наждачной бумаги под задними колесами на стартовой линии может уменьшить занос, если автомобиль начинает двигаться (когда занос наиболее вероятен).

Метод 2 из 3: отрегулируйте шасси

1. Создавайте максимально легкое шасси. Прежде всего, ваша машина должна быть легкой. Чем меньше масса вашего автомобиля, тем лучше - каждый грамм или миллиграмм, который вы можете сбрить с шасси вашего автомобиля, унесет его немного дальше. Не пытайтесь использовать дополнительный материал для шасси, кроме необходимого для удержания мышеловки и осей колес на месте. Если вы видите бесполезное пространство, попробуйте удалить его или, если невозможно, проделайте в нем отверстия с помощью дрели, чтобы уменьшить вес. Вам также понадобится самый легкий материал для вашего шасси. Вот лишь несколько примеров, которые могут подойти:
   • Бальзовое дерево
   • Пластиковые жесткие пластины
   • Тонкие, легкие металлические листы (алюминий / жестяная кровля и т. Д.)
   • Строительные игрушки (K’NEX, Lego и т. Д.)
2. Сделайте шасси длинным и узким. В идеале автомобиль должен быть аэродинамичным, то есть иметь как можно меньшую площадь в том направлении, в котором он будет двигаться. Сравните это со стрелой, катером, самолетом или копьем - транспортное средство, разработанное с учетом максимальной эффективности, почти всегда будет иметь длинную и тонкую форму, чтобы минимизировать сопротивление. Для вашей машины-мышеловки это будет означать, что ваше шасси должно быть узким как по горизонтали, так и по вертикали (хотя будет сложно сделать шасси уже, чем сама мышеловка).
   • Не забудьте свести к минимуму лобовое сопротивление, придав автомобилю максимально узкий и наименьший профиль. Встаньте на землю и посмотрите на свою машину спереди, чтобы увидеть части шасси, которые делают профиль вашего автомобиля излишне большим.
3. По возможности используйте клей вместо гвоздей. По возможности старайтесь использовать клей в дизайне вашего автомобиля, а не гвозди, булавки или другие более тяжелые материалы. Например, вам нужно всего лишь использовать несколько маленьких точек клея, чтобы прикрепить мышеловку к корпусу. В общем, клей держится так же хорошо, как и гвозди, что может добавить лишнего веса. Используйте суперклей, а не школьный, так как последний плохо держится.
   • Еще одно преимущество клея заключается в том, что он обычно не влияет на сопротивление воздуха в автомобиле. С другой стороны, если какой-либо конец гвоздя торчит из шасси, может это имеет небольшой эффект.
4. Помните о структурной целостности вашего шасси. Единственный ограничивающий фактор, когда дело доходит до того, насколько легким и тонким можно сделать шасси вашего автомобиля-мышеловки, является его хрупкость - если автомобиль слишком легкий, он может стать настолько хрупким, что при закрытии мышеловки автомобиль может сломаться. Достижение тонкого баланса между достижением максимальной дистанции и нестабильностью автомобиля может быть довольно непросто, но не бойтесь экспериментировать. Сама мышеловка, скорее всего, никогда не сломается, поэтому, если у вас есть дополнительный материал для шасси, вы можете ошибаться.
   • Если вы используете очень хрупкий материал, такой как пробковое дерево, и изо всех сил пытаетесь удержать шасси вместе, подумайте о добавлении небольшой полоски более прочного материала (такого как металл или пластик) на нижнюю часть шасси. Это увеличивает конструктивную прочность автомобиля и ограничивает изменение сопротивления воздуха и веса.

Метод 3 из 3: максимальное увеличение мощности

1. Дайте мышеловке длинную «руку», чтобы усилить рычаг. Большинство машин-мышеловок работают следующим образом: мышеловка `` установлена ​​'', веревка, привязанная к рычагу мышеловки, осторожно оборачивается вокруг одной из осей колеса, и когда ловушка закрывается, качающийся рычаг ловушки передает свою энергию на ось, чтобы колеса вращались. Поскольку рычаг фала довольно короткий, если автомобиль не был тщательно сконструирован, он может слишком быстро натянуть ремень, что приведет к проскальзыванию колес и потере энергии. Для более медленной и стабильной тяги прикрепите к руке длинную палку, которая будет служить рычагом, затем привяжите конец веревки к ней, а не к самой руке.
   • Важно использовать правильный материал для рычага. Рукоятка вообще не должна прогибаться под натяжением струны - это означает, что энергия тратится впустую. Во многих руководствах рекомендуются прочные бальзовые конструкции или бальза, армированная металлом для надежного, но легкого рычага.
2. Установите ловушку как можно дальше вперед. Предполагая, что ловушка движется по задним колесам, поместите ловушку на шасси как можно дальше вперед, не касаясь передних колес. Чем больше расстояние между фалом и колесами, тем лучше - большее расстояние означает, что вы можете обернуть больше веревки вокруг оси для получения сетки. немного больше медленное и устойчивое тяговое усилие.
3. Убедитесь, что трение о движущиеся части минимально. Для максимального расстояния вы хотите использовать как можно больше мощности вашей мышеловки. Это означает сокращение трение на поверхностях вашего автомобиля, где точки скользят друг относительно друга. Используйте мягкую смазку, такую ​​как WD-40, масло для швейных машин или аналогичный продукт, чтобы хорошо смазывать точки контакта между движущимися частями автомобиля, чтобы автомобиль «двигался» как можно более плавно.
   • Все описания зданий для машины-ловушки для мышей указывают на то, что ось является основным источником трения в таком транспортном средстве. Чтобы свести к минимуму трение на оси, протрите или распылите немного смазки на каждую ось, где она встречается с шасси, и, если возможно, нанесите смазку на точку контакта, сдвигая колеса вперед и назад.
4. По возможности используйте самую мощную ловушку для мыши. Обычно все ученики должны использовать одну и ту же мышеловку для этой задачи, чтобы каждая машина имела одинаковую мощность. Однако, если у вас нет этого ограничения, используйте самую мощную мышеловку, какую только сможете найти! Большие ловушки, такие как ловушки для крыс, обеспечивают гораздо большую мощность, чем обычные ловушки для мышей, но они также требуют более прочных конструкций и могут сломать машину, если они закроются, поэтому вам может потребоваться усилить и отрегулировать шасси и / или оси.
   • Имейте в виду, что ловушки для крыс и другие крупные ловушки для грызунов могут легко сломать ваши пальцы, поэтому берите ловушки, которые находятся на краю, даже если вы уверены, что ловушка прикреплена к вашему стержню и не может свободно захлопнуться.

Советы

• Уменьшите трение на валу, уменьшив площадь опоры, которая контактирует с приводным валом. Опора для тонких стальных валов имеет меньшее трение, чем отверстие, просверленное в бревне.
• Чтобы уменьшить удары, приложите кусок губки к сыру. Это предотвращает слишком сильные прыжки автомобиля при опускании рычага.
• Регулировка оси и подвески имеет решающее значение для снижения трения и повышения производительности.
• Если вы покупаете стиральную машину, возьмите компакт-диск и ось с собой в строительный магазин. Это увеличивает вероятность того, что вы получите нужный размер с первого раза.
• Вы можете увидеть множество различных студенческих проектов на сайте Mouse Trap Car Challenge.
• Увеличьте трение, смазав веревку воском для свечей. Если натянуть его воском, веревка будет лучше натягиваться на вал.
• При необходимости увеличьте трение, используя резиновую ленту или ленту вокруг вала, на который наматывается струна. Трос должен вращать вал и не скользить.
• Уменьшите массу, используя простую световую палку в качестве кузова. Уменьшение массы также снижает трение в домкратах оси.
• Полезно убедиться, что ваша ось не раскачивается, иначе она будет двигаться влево и вправо.
• Используйте как можно меньшую массу на машине, но при этом сделайте ее достаточно большой, чтобы она могла двигаться.

Что нужно учитывать

• Передаточное отношение колеса / оси: Используйте большие колеса и маленькую ось для дистанции. Представьте себе заднее колесо велосипеда; маленький привод и большое колесо.
• Медлительность: Сколько энергии нужно, чтобы завести машину? Более легкой машине нужно меньше. Уменьшите массу вашего автомобиля на максимальное расстояние.
• Высвобождение энергии: Когда энергия высвобождается медленно, мощность используется более эффективно, и автомобиль будет двигаться дальше. Один из способов замедлить это высвобождение - удлинить плечо рычага. Более длинная рука перемещается на большее расстояние и образует больше веревки вокруг оси. Машина продолжает движение, но медленнее.
• Трение: Минимизируйте трение на валу за счет уменьшения площади контакта. В этом примере используется тонкий стальной кронштейн. Вначале в бревне просверливали отверстие, чтобы удерживать пепел. Это было опущено, потому что увеличенная площадь поверхности позволяет автомобилю использовать энергию для преодоления трения вместо того, чтобы двигаться вперед.
• Тяга: Это трение, которое вы используете в своих интересах. Трение должно быть максимальным там, где это необходимо (там, где веревка наматывается на ось и где колеса соприкасаются с полом). Скольжение канатов или колес равносильно потере энергии.

Предупреждения

• Имеется ограничение на количество доступной энергии: сила пружины. Изображенная машина близка к максимальной. Если бы плечо рычага было длиннее или колеса были бы больше, то автомобиль не двигаться вообще! В этом случае выход энергии можно «настроить», слегка надавив на антенны (укоротив ручку).
• Мышеловки опасны. Вы могли сломать палец. Всегда под присмотром взрослых. Вы можете получить травму и сломаться при падении!
• Будьте осторожны с инструментами, пилой по дереву или любыми вредными материалами. Убедитесь, что там всегда надзор со стороны взрослых - это когда вы работаете над проектом.