Så, din naturfaglærer har gitt klassen din den klassiske oppgaven med "musefellebil": å lage, designe og bygge et lite kjøretøy drevet av en musefelle for å få bilen til å reise så langt som mulig. Hvis du vil komme ut foran alle de andre elevene i klassen, må du gjøre bilen din så effektiv som mulig, slik at du kan presse hver eneste tomme ut av "bilen". Med riktig tilnærming er det mulig å effektivisere bilens design for maksimal avstand ved å bruke bare vanlige hjemmematerialer. Du kan også kjøpe et musefelle -bilsett fra hvilken som helst håndverksbutikk og hoppe over å lure på om det vil fungere.
Trinn
Metode 1 av 3: Optimalisering av hjulene
Trinn 1. Bruk store bakhjul
Store hjul har større rotasjons treghet enn små hjul. I praksis betyr dette at når de begynner å rulle, er det vanskeligere å slutte å rulle. Dette gjør store hjul perfekte for avstandsbaserte konkurranser - teoretisk sett akselererer de mindre raskt enn mindre hjul, men de ruller mye lenger og de reiser en større avstand totalt sett. Så, for maksimal avstand, gjør hjulene på drivakselen (den musefellen er bundet til, som vanligvis er den bakre) veldig store.
Forhjulet er litt mindre viktig - det kan være stort eller lite. For et klassisk dragracer -utseende, vil du ha store hjul bak og mindre foran
Trinn 2. Bruk tynne, lette hjul
Tynnere hjul har mindre friksjon og kan gå lenger hvis avstanden er det du vil eller trenger med musefelle -raceren. Det er også viktig å ta hensyn til vekten på hjulene selv - enhver unødvendig vekt vil til slutt bremse bilen din eller føre til ekstra friksjon. I tillegg er det verdt å merke seg at brede hjul til og med kan ha en liten negativ effekt på bilens motstand på grunn av luftmotstand. Av disse grunnene vil du bruke de tynneste, letteste hjulene som er tilgjengelig for bilen din.
- Gamle CDer eller DVDer fungerer ganske bra til dette formålet - de er store, tynne og ekstremt lette. I dette tilfellet kan en VVS -skive brukes til å redusere hullstørrelsen i midten av CD -en (for å passe akselen bedre).
- Hvis du har tilgang til gammel vinyl, fungerer disse også ekstremt godt, selv om de kan være for tunge for de minste musefellene.
Trinn 3. Bruk en smal bakaksel
Forutsatt at bilen din er en bakhjulsdrevet bil, hver gang bakakselen svinger, snur bakhjulene. Hvis bakakselen din er ekstremt tynn, vil musefellebilen din kunne snu den flere ganger for samme strenglengde enn den ville gjort hvis den var bredere. Dette betyr å snu bakhjulene flere ganger, noe som betyr større avstand! Av denne grunn er det en klok idé å gjøre akselen din fra det tynneste materialet tilgjengelig som fremdeles kan bære vekten på rammen og hjulene.
Smale trestenger er et godt, lett tilgjengelig valg her. Hvis du har tilgang til tynne metallstenger, er disse enda bedre - når de smøres, har de vanligvis mindre friksjon
Trinn 4. Lag trekkraft ved å gi kantene på friksjonen til hjulene
Hvis hjulene sklir mot bakken når fellen er sprunget, går det bort energien - musefellen fungerer for å få hjulene til å snu, men du får ikke noen ekstra avstand. Hvis dette skjer med bilen din, kan tilsetning av et friksjonsfremkallende materiale til bakhjulene redusere glidningen. For å holde vektkravene nede, bruk bare så mye som nødvendig for å gi hjulspissene litt grep og ikke noe ekstra. Noen egnede materialer er:
- Elektrisk tape
- Gummibånd
- Poppet ballonggummi
- I tillegg kan det å plassere et stykke sandpapir under bakhjulene på startlinjen redusere glid når bilen begynner å bevege seg (når det er mest sannsynlig).
Metode 2 av 3: Tilpasse rammen
Trinn 1. Bygg den letteste rammen som er mulig
Fremfor alt skal bilen være lys. Jo mindre bilmassen din er, jo bedre - hvert gram eller milligram du kan barbere av bilens ramme, er litt lenger musefelle din vil kunne presse bilen din. Prøv å ikke ha noe ekstra rammemateriale utover det som er nødvendig for å holde musefelle og hjulaksler på plass. Hvis du ser bortkastet plass på rammen, kan du prøve å fjerne den, eller, hvis dette er umulig, lage hull i den med en drill for å få ned vekten. Du vil også bruke det letteste materialet som er mulig for rammen din. Her er bare noen få egnede:
- Balsa tre
- Hardplastark
- Tynne, lette metallplater (takmateriale i aluminium/tinn, etc.)
- Byggeleker (K'NEX, Legos, etc.)
Trinn 2. Gjør rammen lang og smal
Ideelt sett vil du at bilen skal være formet aerodynamisk - det vil si at den presenterer det minste mulige overflatearealet i den retningen den skal kjøre. Som en pil, en langbåt, et fly eller et spyd, vil et kjøretøy som er designet med maksimal effektivitet i tankene nesten alltid ha en lang, tynn form for å minimere motstanden fra luftmotstand. Når det gjelder musefellebilen, vil dette bety å gjøre rammen både smal (selv om det vil være vanskelig å få rammen smalere enn selve musefellen) og vertikalt tynn.
Husk at for å minimere motstanden prøver du å gi bilen den smaleste, minste profilen som er mulig. Prøv å komme deg ned på bakken og se på bilen din forfra for å få øye på biter av karmen som gjør bilens profil unødvendig stor
Trinn 3. Bruk lim i stedet for spiker hvor det er mulig
Uansett hvor du kan, prøv å bruke lim i bilens design, i stedet for spiker, pins eller andre tyngre løsninger. For eksempel bør du bare bruke noen få små limflekker for å feste musefellen til rammen. Vanligvis holder limet like godt som negler, noe som kan legge til unødvendig vekt. Bruk superlim, ikke skolelim, det holder ikke like godt.
En annen fordel med lim er at det vanligvis ikke bør påvirke bilens luftmotstand. På den annen side, hvis den ene enden av en spiker stikker ut av rammen din, kan den ha en liten effekt
Trinn 4. Husk rammens strukturelle integritet
Den eneste begrensende faktoren når det gjelder hvor lett og tynn du kan gjøre musefellebilens ramme, er dens skjørhet - hvis den er for lys, kan den bli så skjør at fjæringen av musefellen bryter bilen fra hverandre. Den delikate balansen mellom å oppnå maksimal avstand og gjøre bilen ustabil kan være ganske vanskelig å få riktig, men ikke vær redd for å eksperimentere. Selve musefellen vil sannsynligvis aldri gå i stykker, så så lenge du har ekstra rammemateriale, har du friheten til å gjøre feil.
Hvis du bruker et ekstra skjørt materiale som balsatre, og du har vanskelig for å få rammen til å holde sammen, bør du vurdere å legge til en liten stripe av et mer robust materiale som metall eller plast på undersiden av rammen. Dette øker bilens strukturelle styrke samtidig som endringen i luftmotstand og vekt minimeres
Metode 3 av 3: Maksimere kraften din
Trinn 1. Gi fellen en lang "arm" for å øke innflytelsen
De fleste musefellebiler fungerer som følger: musefellen er "satt", en snor som er bundet til musefellens arm, blir nøye viklet rundt en av hjulakslene, og når fellen er fjæret, overfører fellenes svingende arm energi til akselen for å snu hjulene. Siden fellenes arm er ganske kort, hvis bilen ikke er nøye konstruert, kan den trekke i snoren for raskt, noe som får hjulene til å skli og energien går tapt. For et tregere, jevnere trekk, prøv å feste en lang stang til armen for å fungere som en spak, og bind deretter enden av strengen til dette, bedre enn på selve armen
Det er viktig å bruke riktig materiale til spaken. Spaken skal ikke bøyes i det hele tatt under strengens stress - dette representerer bortkastet energi. Mange guider anbefaler robuste balsakonstruksjoner eller balsa forsterket med metall for å gi en solid, men lett spak
Trinn 2. Plasser fellen så langt frem som mulig
Forutsatt at fellen din vil snu bakhjulene, vil du at bilens musefelle skal være langt frem på rammen som den kan være uten å berøre forhjulene. Jo lengre avstand mellom fellen og hjulene, desto bedre - mer avstand betyr at du vil kunne sløyfe mer snor rundt akselen for bare litt ekstra langsom og jevn trekkraft.
Trinn 3. Sørg for minimal friksjon på bevegelige deler
For maksimal avstand vil du bruke så nær 100% av musefellens kraft som mulig. Dette betyr å redusere friksjonen på bilens overflater der punkter glir mot hverandre. Bruk et mildt smøremiddel, som WD-40, autofett eller et lignende produkt for å holde kontaktpunktene mellom bilens bevegelige deler godt oljet slik at bilen "går" så jevnt som mulig.
Mange musefellebilbyggingsguider identifiserer akselen som den viktigste friksjonskilden på en musefellebil. For å minimere akselfriksjonen, gni eller spray litt smøremiddel på hver aksel der den møter rammen, og arbeid den deretter inn i kontaktpunktet ved å skyve hjulene frem og tilbake
Trinn 4. Hvis du har lov til det, bruker du den kraftigste musefellen som er mulig
Mesteparten av tiden, for musefelleoppgaver, vil alle studenter bli pålagt å bruke samme størrelse musefelle slik at alles bildesign har samme mengde kraft. Men hvis du ikke har denne begrensningen, kan du bruke den kraftigste musefellen du kan finne! Større feller som rottefeller gir mye mer kraft enn grunnleggende musefeller, men de krever også kraftigere konstruksjoner, eller de kan bryte bilen fra hverandre når de er fjæret, så du må kanskje forsterke rammen og/eller akslene for å imøtekomme den.
Husk at rottefeller og andre store gnagerfeller lett kan knekke fingre, så håndter væpnede feller med ekstrem forsiktighet, selv når du er sikker på at fellen er rigget opp til akselen din og ikke skal kunne lukke fritt
Tips
- Hvis snoren bare er viklet rundt akselen, kan bilen knapt bevege seg. Å legge til et større drivnav kan forbedre trekkraften. På noen bilder er det et gummidekk på akselen, dette fungerer som et "gir" og reduserer snorglidning.
- Bruk den lengste spaken som er tilgjengelig for å forlenge musefelle -armen så langt som mulig. Spissen krysser en større avstand slik at flere hjulomslag kan spille ut. En antenne fra en ødelagt bom-boks ble brukt til spaken. Alt langt, lett og ikke for fleksibelt vil fungere for spaken.
- Reduser friksjonen på akselen ved å minimere overflaten på støtten som kommer i kontakt med drivakselen. en akselstøtte av tynt stål har mindre friksjon enn et hull boret gjennom en trekloss.
- Reduser sjokk ved å bruke litt svamp som simulert ost. Dette stopper bilen fra å hoppe så mye når hendelarmen slår ned.
- Justeringen av aksler og fester er avgjørende for redusert friksjon og økt ytelse.
- Reduser friksjonen ved å påføre Molykote®, et molybden -disulfidbasert pulverisert smøremiddel på aksler, hjul og musefellefjær.
- Ta med deg en CD og akselen til jernvarehandelen hvis du kjøper en vaskemaskin. Dette kan hjelpe deg med å få riktig størrelse første gang.
- Du kan se mange forskjellige studentinnsatser på nettstedet Mouse Trap Car Challenge.
- Øk friksjonen ved å vokse strengen med stearinvoks. Ved å vokse den har snoren et bedre trekk på akselen.
- Øk friksjonen der det er nødvendig ved å bruke et gummidekk eller tape rundt akselen der snoren er pakket. Strengen skal snu akselen og ikke skli.
- Reduser massen ved å bruke en enkel lyspinne for kroppsseksjonen. Å redusere massen reduserer også friksjonen ved akselstøttene.
- Det er nyttig å sørge for at akselen ikke rumler rundt, ellers beveger den seg til venstre og høyre.
- Bruk så lite masse som mulig på bilen mens du fremdeles gjør den stor nok til å bevege seg.
Ting å vurdere
- Forhold mellom hjul og aksel: For store avstander, bruk store hjul og en liten aksel. Tenk på bakhjulet på en sykkel; et lite drivhjul og et stort hjul.
- Treghet: Hvor mye energi tar det for å få bilen startet? En lettere bil krever mindre. Senk kjøretøyets masse for best avstand.
- Frekvens for frigjøring av energi: Hvis energien frigjøres sakte, blir strømmen brukt mer effektivt, og bilen vil reise videre. En måte å bremse denne utløsningen på er å forlenge spaken. En lengre arm reiser en større avstand og tillater flere viklinger rundt akselen. Bilen kommer til å gå langt, men saktere.
- Friksjon: Minimer friksjonen på akselen ved å minimere kontaktflatearealet. En tynn stålbrakett ble brukt i dette eksemplet. Først ble et hull boret gjennom en trekloss brukt til å holde akselen. Dette ble forlatt fordi det større overflatearealet får bilen til å bruke energi på å overvinne friksjon i stedet for å reise fremover.
- Trekkraft: Dette er det du kaller friksjon når det brukes til din fordel. Friksjonen bør maksimeres der det trengs (der snoren vikler rundt akselen og hvor hjulene kommer i kontakt med gulvet). Glidende snor eller hjul tilsvarer bortkastet energi.
Advarsler
- Musefeller er farlige. Du kan knekke en finger. Bruk tilsyn av voksne. Du kan bli skadet og du kan dele fellen!
- Det er en grense for mengden tilgjengelig energi; vårens kraft. Bilen som vises er nær maksimum. Hvis spakarmen var lengre, eller hjulene var større, ville ikke bilen beveget seg i det hele tatt! I dette tilfellet kan energiløsningen "stemmes" ved å skyve inn antennene litt (forkort spaken).
- Vær forsiktig når du arbeider med verktøy, kutting av tre eller med skadelige materialer. Du burde alltid ha voksen tilsyn når du jobber.
