Dus je natuurkundeleraar geeft je een klasopdracht om een 'muizenvalauto' te bouwen, namelijk het bouwen en ontwerpen van een klein voertuig dat stroom krijgt van de klikkende beweging van een muizenval, zodat de auto zo ver mogelijk kan bewegen. Als je beter wilt presteren dan je klasgenoten, moet je je auto zo efficiënt mogelijk maken, zodat hij de verste afstand kan afleggen. Met de juiste aanpak kun je gedetailleerde auto-ontwerpen tekenen om maximale afstand te bereiken met alleen eenvoudige hulpmiddelen thuis.
Stap
Methode 1 van 3: Uw voertuigwielen optimaliseren
Stap 1. Gebruik een groot achterwiel
Grote wielen hebben een grotere rotatietraagheid dan kleine wielen. In praktische termen, als de wielen eenmaal beginnen te draaien, zullen ze het moeilijker hebben om te stoppen. Dus de grotere wielen zijn perfect voor afstandswedstrijden - theoretisch zullen ze langzamer accelereren dan de kleinere wielen, maar ze draaien langer en zullen grotere afstanden afleggen. Dus, voor maximale speling, plaats het zeer grote wiel op de stuuras (waar de muizenval is bevestigd, wat meestal de achterkant is)
Het voorwiel maakt niet echt uit - het kan groot of klein zijn. Om het op een raceauto te laten lijken, wil je misschien de grote wielen aan de achterkant en de kleinere aan de voorkant plaatsen
Stap 2. Gebruik een dun en licht wiel
Plaats geen gewicht op de wielen - onnodige ladingen zullen de auto zeker vertragen of wrijving veroorzaken. Daarnaast kunnen brede wielen door de luchtweerstand een negatief effect hebben op het trekken. Daarom kun je beter de dunste en lichtste wielen voor de auto gebruiken.
- Oude cd's of dvd's zijn geschikt voor dit doel: groot, dun en zeer licht. In termen van compatibiliteit kunnen pijppluggen worden gebruikt om het gat in het midden van de CD te verkleinen (om op de as te passen).
- Als je vinylplaten hebt, kun je ze ook gebruiken, hoewel ze misschien te zwaar zijn voor een heel kleine muizenval.
Stap 3. Gebruik een kleine achteras
Stel dat uw auto een auto is die afhankelijk is van achterwielen. Elke keer dat de achteras draait, draait ook het achterwiel. Als de achteras erg dun is, zal uw muizenvalauto sneller kunnen bewegen over dezelfde afstand dan wanneer de achteras breder zou zijn. Wanneer het achterwiel meer draait, zal de afgelegde afstand ook groter zijn. Het is dus best verstandig als je de as van het dunste materiaal maakt maar toch het gewicht van het frame en de wielen kan weerstaan.
Kleine pluggen zijn een redelijk goede keuze en zijn gemakkelijk te krijgen. Als je metalen staven hebt, is dat nog beter - als ze gesmeerd zijn, wrijven ze meestal niet zo gemakkelijk
Stap 4. Creëer tractie door randen aan het wiel toe te voegen
Als het wiel slipt terwijl de val klikt, wordt er energie verspild - de muizenval zorgt ervoor dat het wiel draait. Door slippen komt uw auto echter niet op de gewenste afstand. Daarom zal het toevoegen van wrijvingsopwekkend materiaal aan het achterwiel het risico op slippen verminderen. Om niet te zwaar te worden, gebruikt u zoveel inductiemateriaal als nodig is om een beetje grip te geven, en niets meer. Deze ingrediënten zijn:
- Elektrische lijm
- Rubber
- De rubberen ballon die is gebarsten
- Bovendien zal het plaatsen van schuurpapier onder de wielen aan het begin van de beweging het risico op uitglijden verminderen wanneer de auto begint te rijden (d.w.z. wanneer het risico van uitglijden frequent is).
Methode 2 van 3: Het frame van de auto aanpassen
Stap 1. Maak het frame zo licht mogelijk
Het belangrijkste is dat uw auto licht moet zijn. Hoe minder massa uw auto heeft, hoe beter - elke gram of milligram die u van het frame van uw auto kunt verwijderen, zorgt ervoor dat uw auto steeds verder gaat. Probeer geen ander framemateriaal toe te voegen dan nodig is voor de bestaande muizenval en as. Als je een stuk ziet dat niet werkt, probeer het dan te verwijderen, of maak er indien mogelijk een gat in met een boor om het gewicht te verminderen. Ook voor het voertuigframe kunt u het lichtste materiaal gebruiken. De volgende materialen zijn geschikt:
- Balsahout
- Hard plastic blad
- Dunne en lichte metalen plaat (aluminium, zinken dakbedekking, enz.)
- Speelgoed bouwen (K'NEX, Lego, enz.)
Stap 2. Maak een lang en klein frame
In het ideale geval wilt u dat de auto een aerodynamische vorm heeft, wat betekent dat de auto het minste oppervlak heeft op het onderdeel waartegen hij rijdt. Net als een pijl, een sloep, een vliegtuig of een speer, zal een voertuig dat is ontworpen voor maximale efficiëntie altijd een lange, dunne vorm hebben om wrijving tegen luchtweerstand te minimaliseren. Voor een muizenvalauto moet je het autoframe klein bouwen (hoewel het moeilijk zal zijn om een kleiner frame te maken dan de muizenval zelf), en ook verticaal slank.
Onthoud dat u, om schuiven tot een minimum te beperken, moet proberen het profiel van uw auto zo slank en klein mogelijk te maken. Probeer uw auto op de grond te plaatsen en van voren naar uw auto te kijken om een beter zicht te krijgen op de grote delen van de auto
Stap 3. Gebruik waar mogelijk lijm in plaats van spijkers
Breng indien mogelijk lijm aan op het ontwerp van uw auto in plaats van spijkers, lijmstiften of andere zware voorwerpen te gebruiken. Zo heb je maar een kleine hoeveelheid lijm nodig om de muizenval aan het frame te lijmen. Over het algemeen werkt lijm net zo goed als spijkers, terwijl spijkers er onnodig gewicht op leggen.
Een ander voordeel van lijm is dat het meestal geen invloed heeft op de luchtweerstand van het voertuig. Als de punt van de spijker uit het frame van de auto springt, zal dit een klein effect hebben
Stap 4. Houd altijd rekening met de structurele integriteit van het autoframe
De enige beperkende factor bij het maken van een licht en dun autoframe is de kwetsbaarheid - als het frame te licht is, zal het frame zo broos zijn dat een klik van een muizenval de auto zal beschadigen. Nauwkeurigheid bij het balanceren van efficiëntie om maximale afstand te bereiken met het stabiliseren van de auto zal behoorlijk moeilijk zijn. Wees echter niet bang om te experimenteren. De muizenval zelf breekt zelden, dus zolang je voldoende framemateriaal hebt, heb je de vrijheid om fouten te maken.
Als je een zeer kwetsbaar materiaal gebruikt, zoals balsahout, en je hebt problemen om het frame in elkaar te passen, overweeg dan om een sterker materiaal zoals metaal of plastic aan de onderkant van de zijkant van het frame toe te voegen. Door dit te doen, hebt u de structurele sterkte van de auto vergroot en de veranderingen in de luchtweerstand en het gewicht geminimaliseerd
Methode 3 van 3: Autovermogen maximaliseren
Stap 1. Geef je muizenval een lange "arm" om zijn hefboomwerking te vergroten
De meeste muizenvalauto's werken als volgt: de muizenval is "opgezet", een touw dat aan de val is vastgemaakt, wordt voorzichtig op een van de assen van het wiel gewikkeld en wanneer het apparaat wordt vastgeklikt, stuurt de zwevende valarm kracht naar de as om de wielen te draaien. Omdat de valarm vrij kort is, zal een auto die niet zorgvuldig is geconstrueerd, te snel aan het touw trekken, waardoor de wielen slippen en kracht verliezen. Voor een langzamere, stevigere trekkracht, probeer een lang strijkijzer aan de arm te bevestigen die als een hefboom fungeert, en probeer dan het uiteinde van het touw aan het strijkijzer te binden in plaats van het aan de arm te binden.
Gebruik het juiste materiaal als hefboom. De hendel mag helemaal niet buigen vanwege de spanning van het touw - wanneer dit gebeurt, gaat er kracht verloren. Veel geleiders bevelen een stevigere balsaconstructie aan of balsasteunen met toegevoegd ijzer voor een stevige maar lichtgewicht hendel
Stap 2. Plaats de val zo ver mogelijk
Neem aan dat de val het achterwiel laat draaien. U wilt dat de muizenval uit de buurt van het frame wordt geplaatst, zodat deze de voorwielen niet raakt. Hoe groter de afstand tussen de val en het wiel, hoe beter - hoe langer de afstand betekent dat je meer touw rond de as kunt rollen voor een langzamere trekkracht en meer kracht.
Stap 3. Zorg voor minimale wrijving op bewegende delen van de auto
Voor maximale afstand wil je bijna 100% van de kracht van je muizenval gebruiken. Dit betekent dat u de "wrijving" op de oppervlakken van de auto's die tegen elkaar schuiven, moet verminderen. Gebruik een zacht smeermiddel, zoals WD 40, autovet of soortgelijke producten om de contactpunten tussen de bewegende delen van de auto gesmeerd te houden, zodat de auto zo soepel mogelijk "loopt".
Veel handleidingen voor de fabricage van muizenvalauto's identificeren de as als de belangrijkste bron van wrijving in muizenvalauto's. Om aswrijving te minimaliseren, brengt of spuit u een kleine hoeveelheid smeermiddel op elke as die aan het frame is bevestigd. Test vervolgens, indien mogelijk, de gemeenschappelijke grond door de wielen heen en weer te rollen
Stap 4. Gebruik de krachtigste muizenval
Om een muizenvalauto te maken, moeten alle leerlingen meestal een muizenval van dezelfde grootte gebruiken, zodat elke auto dezelfde hoeveelheid vermogen heeft. Gebruik echter, indien toegestaan, vallen die meer kracht hebben dan gewone vallen! Grotere vallen, zoals een rioolmuizenval, bieden meer kracht dan een gewone muizenval. Maar deze val vraagt ook om een stevigere frameconstructie. Anders kan deze val de auto tijdens het slingeren vernietigen. U moet het frame en de as van uw auto versterken om bij elkaar te passen.
Houd er rekening mee dat rioolvallen en andere grote knaagdiervallen vingers kunnen breken. Wees dus voorzichtig, ook als u zeker weet dat de sifon al aan de as is bevestigd en niet gemakkelijk zal knappen
Tips
- Als het touw om de as is gewikkeld, kan het moeilijk zijn voor de auto om te bewegen. De toevoeging van een grote schakel op het stuur kan de tractie vergroten. Op sommige foto's is er een rubberen spoel op de as, die fungeert als een "versnelling" en het wegglijden van het touw vermindert.
- Gebruik de langere hendel om de muizenvalarm zo ver mogelijk uit te schuiven. Het uiteinde dat een langere afstand aflegt, maakt het gemakkelijker voor de touwspoel op het wiel om beter te werken. De antenne van een beschadigde radio kan als hefboom worden gebruikt. Alles wat lang, licht en niet erg flexibel is, kan als hefboom worden gebruikt.
- Verminder wrijving op de as door het steunoppervlak in contact met de stuuras te minimaliseren. Assteunen van dun staal hebben minder wrijving dan gaten die in houten blokken zijn geboord.
- Verminder de schok door een sponsje te gebruiken dat als een kaasaas fungeert. Dit zal de sprong van de auto verminderen wanneer de hefboomarm klikt.
- Aanpassing van aslijnen en lagers is essentieel om wrijving te verminderen en de prestaties te verbeteren.
- Verminder wrijving door Molykote®, een poedervormig smeermiddel op basis van molybdeendisulfide, aan te brengen op assen, wielen en muizenvalveren.
- Breng de cd en de as naar de ijzerhandel als u stoppers koopt. Het "kan" helpen om de eerste keer de juiste maat te krijgen.
Je kunt de inspanningen van leerlingen bekijken op de Mouse Trap Car Challenge-website.
- Verhoog de wrijving door het touw in de was te zetten met een kaars. Door wax aan te brengen heeft het touw een betere trekkracht op de as.
- Verhoog de wrijving waar nodig door rubber of plakband te gebruiken of breng lijm aan rond de as waar het touw is gewikkeld. Het touw zal de as draaien en zal niet slippen.
- Verminder de massa door lichte stokken te gebruiken voor de lichaamsdelen van de mobi. Het verminderen van de massa zal ook de wrijving op de assteunen verminderen.
Dingen om te weten
- Wiel-as-verhouding: Gebruik voor afstand een groot wiel en een kleine as. Stel je het achterwiel van een fiets voor; Kleine tandwielen en grote wielen.
- Luiheid: Hoeveel vermogen is er nodig om de auto te laten rijden? Lichtere auto's hebben minder stroom nodig. Verlaag de massa van uw voertuig voor de beste afstand..
- Energieafgiftesnelheid: Als de energie langzaam vrijkomt, wordt het vermogen efficiënter gebruikt en zal de auto verder rijden. Een manier om deze ontgrendeling te vertragen, is door de hefboomarm te verlengen. De langere arm gaat verder en laat meer ruimte over voor de touwspoel rond de as. De auto zal verder rijden, maar langzamer.
- Wrijving: Minimaliseer wrijving op de as door het contactoppervlak te minimaliseren. Als voorbeeld worden beugels van dun staal gebruikt. Eerst wordt een gat geboord in het blok hout dat wordt gebruikt om de as vast te houden. Door het grotere oppervlak gebruikt de auto dan energie om wrijving op te vangen in plaats van te bewegen.
- trekken: Dit is wat wrijving wordt genoemd als het als voordeel wordt gebruikt. Wrijving moet worden gemaximaliseerd waar het nodig is (waar het touw rond de as is gewikkeld en waar het wiel de vloer raakt). Slippende touwen of wielen verspillen energie.
Waarschuwing
- Er is een limiet aan de hoeveelheid beschikbaar vermogen; dwz vermogen per. De auto die wordt geïllustreerd, is al een voorbeeld dat bijna maximale efficiëntie bereikt. Als de hendels langer waren of de wielen groter waren, zou de auto "helemaal niet bewegen!" In dit geval kan het vrijgekomen vermogen worden "gedraaid" door de antenne naar binnen te duwen (de hendel in te korten).
- Muizenvallen zijn behoorlijk gevaarlijk. Je kunt je vinger breken. Vraag een volwassene om hulp. Je kunt gewond raken en je kunt ook vallen doorbreken!
- Wees voorzichtig bij het gebruik van gereedschap, het hakken van hout of bij het gebruik van gevaarlijke materialen. Vraag bij het werken altijd een volwassene om hulp.
