Så din naturfaglærer giver dig en klasseopgave om at bygge en "musefældebil", som er at bygge og designe et lille køretøj, der får strøm fra en bevægelse af en musefælde, så bilen kan bevæge sig så langt som muligt. Hvis du vil udkonkurrere dine klassekammerater, skal du gøre din bil så effektiv som muligt, så den dækker den længste afstand. Med den rigtige fremgangsmåde kan du tegne detaljerede bildesign for at opnå maksimal afstand ved hjælp af kun enkle værktøjer derhjemme.
Trin
Metode 1 af 3: Optimering af dine køretøjshjul
Trin 1. Brug et stort baghjul
Store hjul har større rotationsinerti end små hjul. Rent praktisk vil de have sværere ved at stoppe, når hjulene begynder at dreje. Så de større hjul er perfekte til distancekonkurrencer - teoretisk set accelererer de langsommere end de mindre hjul, men snurrer længere og dækker længere afstande. Så for at opnå maksimal frihøjde skal du placere det meget store hjul på styreakslen (hvor musefælden er fastgjort, som normalt er bagud)
Forhjulet betyder ikke rigtig noget - det kan være stort eller småt. For at få det til at ligne en racerbil, kan du sætte de store hjul på bagsiden og de mindre på forsiden
Trin 2. Brug et tyndt og let hjul
Læg ikke vægt på hjulene - unødvendige belastninger vil helt sikkert bremse bilen eller forårsage friktion. Desuden kan brede hjul have en negativ effekt på bugsering på grund af luftmodstand. Derfor har du det bedre med at bruge de tyndeste og letteste hjul til bilen.
- Gamle cd'er eller dvd'er gør det godt nok til at tjene dette formål - store, tynde og meget lette. Med hensyn til kompatibilitet kan rørstik bruges til at reducere hullets størrelse i midten af cd'en (for at passe til akslen).
- Hvis du har vinylplader, kan du også bruge dem, selvom de kan være for tunge til en meget lille musefælde.
Trin 3. Brug en lille bagaksel
Antag, at din bil er en bil, der er afhængig af baghjul. Hver gang bagakslen roterer, roterer baghjulet også. Hvis bagakslen er meget tynd, vil din musefældebil kunne bevæge sig hurtigere i samme afstand, end hvis bagakslen var bredere. Når baghjulet roterer mere, vil den tilbagelagte afstand også være længere. Så det er ganske klogt, hvis du laver akslen af det tyndeste materiale, men stadig kan modstå vægten af stel og hjul.
Små dyvler er et ret godt valg og er lette at få. Hvis du har metalstænger, er det endnu bedre - når de smøres, gnider de normalt ikke særlig let
Trin 4. Opret trækkraft ved at tilføje kanter til hjulet
Hvis hjulet glider, mens fælden knækker, spildes energi - musefælden virker for at få hjulet til at dreje. På grund af skridning når din bil imidlertid ikke den ønskede afstand. Derfor vil tilføjelse af et friktionsfremkaldende materiale til baghjulet reducere risikoen for at glide. For ikke at lægge for meget vægt på, skal du bruge så meget induktionsmateriale som nødvendigt for at give lidt greb og ikke mere. Disse ingredienser er:
- Elektrisk klæbemiddel
- Gummi
- Gummiballonen, der er sprængt
- Derudover reducerer risikoen for at glide, når bilen begynder at bevæge sig (dvs. når risikoen for at glide er hyppig), at placere sandpapir under hjulene i starten af bevægelsen.
Metode 2 af 3: Justering af bilens stel
Trin 1. Gør rammen så let som muligt
Vigtigst af alt skal din bil være lys. Jo mindre masse din bil har, jo bedre - hvert gram eller milligram, du kan fjerne fra din bils ramme, får din bil til at gå længere og længere. Prøv ikke at tilføje andet rammemateriale end det, der kræves af den eksisterende musefælde og aksel. Hvis du ser et stykke, der ikke virker, kan du prøve at fjerne det, eller hvis det er muligt, slå et hul i det med en boremaskine for at reducere vægten. Du kan også bruge det letteste materiale til bilens stel. Følgende er egnede materialer:
- Balsatræ
- Hårdt plastikark
- Tynd og let metalplade (aluminium, zink tagmateriale osv.)
- Bygningslegetøj (K'NEX, Lego osv.)
Trin 2. Lav en lang og lille ramme
Ideelt set vil du have, at bilen har en aerodynamisk form - hvilket betyder, at bilen har det mindste overfladeareal på den del, den kører imod. Ligesom en pil, en langbåd, et fly eller et spyd vil et køretøj designet til maksimal effektivitet altid have en lang, tynd form for at minimere friktion mod luftmodstand. For en musefælde -bil skal du bygge bilrammen til at være lille (selvom det vil være svært at lave en mindre ramme end selve musefælden), såvel som lodret slank.
Husk, for at minimere glidning, bør du prøve at gøre din bils profil så slank og lille som muligt. Prøv at placere din bil på jorden og se på din bil forfra for at få et klarere overblik over de store dele af bilen
Trin 3. Brug lim i stedet for søm, hvor det er muligt
Påfør om muligt lim på din bils design i stedet for at bruge søm, limpinde eller andre tunge genstande. For eksempel skal du kun bruge en lille mængde lim til at lime musefælden til rammen. Generelt vil lim fungere lige så godt som søm, mens søm vil lægge unødig vægt på det.
En anden fordel ved lim er, at det normalt ikke påvirker køretøjets vindmodstand. I mellemtiden, hvis spidsen af sømmet springer ud af bilrammen, vil dette forårsage en mindre effekt
Trin 4. Husk altid bilrammens strukturelle integritet
Den eneste begrænsende faktor, når det kommer til at lave en let og tynd bilramme, er dens skrøbelighed - hvis karmen er for lys, vil rammen være så sprød, at et klik fra en musefælde vil skade bilen. Nøjagtighed i balanceringseffektivitet for at opnå maksimal afstand med stabilisering af bilen vil være ret vanskelig. Vær dog ikke bange for at eksperimentere. Selve musefælden går sjældent i stykker, så så længe du har masser af rammemateriale, har du friheden til at begå fejl.
Hvis du bruger et meget skrøbeligt materiale, f.eks. Balsatræ, og har problemer med at montere rammen, kan du overveje at tilføje et stærkere materiale som metal eller plast til undersiden af rammens side. Ved at gøre dette har du øget bilens strukturelle styrke samt minimeret ændringer i dens luftmodstand og vægt
Metode 3 af 3: Maksimering af bilens effekt
Trin 1. Giv din musefælde en lang "arm" for at øge dens gearing
De fleste musefældebiler fungerer som følger: musefælden er "sat op", et reb bundet til fælden vikles omhyggeligt på en af hjulets aksler, og når enheden knækkes, sender den flydende fældearm strøm til akslen at dreje hjulene. Da fældearmen er ret kort, trækker en bil, der ikke er omhyggeligt konstrueret, for hurtigt i rebet og får hjulene til at glide og miste strøm. For et langsommere og fastere træk, prøv at fastgøre et langt jern til armen, der fungerer som en håndtag, og prøv derefter at binde enden af rebet til jernet i stedet for at binde det til armen.
Brug det rigtige materiale som gearing. Håndtaget må slet ikke bøje på grund af rebets spænding - når dette sker, er der spild af strøm. Mange guider anbefaler en mere robust balsakonstruktion eller balsastøtter tilsat jern for et robust, men let håndtag
Trin 2. Placer fælden så langt som muligt
Antag, at fælden vil dreje baghjulet. Du vil have musefælden placeret væk fra rammen, så den ikke rører forhjulene. Jo længere afstanden mellem fælden og hjulet er, jo bedre - jo længere afstand betyder, at du vil være i stand til at rulle mere reb rundt om akslen for et langsommere træk og mere kraft.
Trin 3. Sørg for minimal friktion på bevægelige dele af bilen
For maksimal afstand vil du gerne bruge næsten 100% af din musefældes kraft. Det betyder, at du skal reducere "friktionen" på bilernes overflader, der glider mod hinanden. Brug et skånsomt smøremiddel, såsom WD 40, bilfedt eller lignende produkter for at holde kontaktpunkterne mellem bilens bevægelige dele smurt, så bilen “kører” så gnidningsløst som muligt.
Mange manualer til fremstilling af musefælder identificerer akslen som hovedkilden til friktion i musefældebiler. For at minimere akselfriktion påføres eller sprøjtes en lille smule smøremiddel på hver aksel, der er fastgjort til rammen. Test derefter, hvis det er muligt, den fælles grund ved at rulle hjulene frem og tilbage
Trin 4. Brug den mest kraftfulde musefælde
For det meste skal alle elever for at lave en musefældebil bruge en musefælde af samme størrelse, så hver bil har samme mængde strøm. Men hvis det er tilladt, skal du bruge fælder, der har mere kraft end almindelige fælder! Større fælder, såsom en kloakmusefælde, giver mere kraft end en almindelig musefælde. Men denne fælde kræver også en mere robust rammekonstruktion. Ellers kan denne fælde ødelægge bilen, mens den slynger. Du skal styrke din bils ramme og aksel for at matche.
Husk, at kloakfælder og andre store gnaverfælder kan knække fingre. Så vær forsigtig, selv når du er sikker på, at fælden allerede er fastgjort til akslen og ikke let klikker
Tips
- Hvis rebet er viklet rundt om akslen, kan det være svært for bilen at bevæge sig. Tilføjelsen af et stort led på rattet kan øge vejgrebet. På nogle billeder er der en gummispole på akslen, der fungerer som et “gear” og reducerer skridning af rebet.
- Brug den længere håndtag til at forlænge musefældearmen så langt som muligt. Den ende, der krydser en længere afstand, vil gøre det lettere for rebspolen på hjulet at fungere bedre. Antennen på en beskadiget radio kan bruges som gearing. Alt, der er langt, let og ikke særlig fleksibelt, kan bruges som gearing.
- Reducer friktionen på akslen ved at minimere støttefladearealet i kontakt med styreakslen. Akselstøtter af tyndt stål har mindre friktion end huller boret i træklodser.
- Reducer chokket ved at bruge en lille svamp, der fungerer som et ostemad. Dette vil reducere bilens spring, når håndtaget slipper.
- Justering af aksellinjer og lejer er afgørende for at reducere friktion og forbedre ydeevnen.
- Reducer friktion ved at påføre Molykote® et pulveriseret smøremiddel baseret på molybdendisulfid på aksler, hjul og musefældefjedre.
- Tag cd'en og akslen til isenkræmmeren, hvis du køber propper. Det "kan" hjælpe med at få størrelsen den rigtige første gang.
Du kan se elevernes indsats på Mouse Trap Car Challenge -webstedet.
- Forøg friktionen ved at vokse rebet ved hjælp af et lyslys. Ved at levere voks har tovet et bedre træk på akslen.
- Forøg friktionen, når det er nødvendigt, ved at bruge gummi eller tape, eller påfør klæbemiddel omkring akslen, hvor rebet er viklet. Rebet roterer akslen og glider ikke.
- Reducer massen ved at bruge lette pinde til mobiens kropsdele. Reduktion af masse reducerer også friktion på akselstøtterne.
Ting at vide
- Forhold mellem hjul og aksel: Brug et stort hjul og en lille aksel til afstand. Forestil dig baghjulet på en cykel; Små gear og store hjul.
- Inerti: Hvor meget strøm tager det at køre bilen? Lettere biler kræver mindre strøm. Sænk din bils masse for den bedste afstand..
- Energi frigivelseshastighed: Hvis energi frigives langsomt, bruges strøm mere effektivt, og bilen vil bevæge sig længere. En måde at bremse denne frigivelse på er at forlænge håndtaget. Den længere arm bevæger sig længere og efterlader mere plads til rebspolen omkring akslen. Bilen vil bevæge sig længere, men langsommere.
- Friktion: Minimer friktion på akslen ved at minimere kontaktområdet. Beslag af tyndt stål bruges som eksempel. I første omgang bores der et hul i træblokken, der bruges til at holde akslen. På grund af det større overfladeareal bruger bilen energi til at håndtere friktion i stedet for at bevæge sig.
- trække: Dette er det, der omtales som friktion, når det bruges som en fordel. Friktion bør maksimeres, hvor det er nødvendigt (hvor rebet er viklet rundt om akslen og hvor hjulet møder gulvet). Glidende reb eller hjul spilder strøm.
Advarsel
- Der er en grænse for mængden af tilgængelig strøm; altså strøm pr. Bilen, der er eksemplificeret, er allerede et eksempel, der opnår næsten maksimal effektivitet. Hvis håndtagene var længere, eller hjulene var større, “ville bilen slet ikke bevæge sig!” I dette tilfælde kan den frigjorte effekt "roteres" ved at skubbe antennen indad (forkorte håndtaget).
- Musefælder er ret farlige. Du kan knække din finger. Spørg en voksen om hjælp. Du kan komme til skade, og du kan også bryde fælder!
- Vær forsigtig, når du bruger værktøj, hugger træ eller bruger farlige materialer. Du bør altid bede en voksen om hjælp, når du arbejder.
