Итак, ваш учитель естественных наук дает вам задание класса построить «машину-мышеловку», то есть построить и спроектировать небольшое транспортное средство, которое получает энергию от щелкающего движения мышеловки, чтобы машина могла двигаться как можно дальше. Если вы хотите превзойти своих одноклассников, вы должны сделать свою машину максимально эффективной, чтобы она могла преодолевать самые дальние расстояния. При правильном подходе вы можете нарисовать детальный дизайн автомобилей, чтобы достичь максимального расстояния, используя только простые инструменты в домашних условиях.
Шаг
Метод 1 из 3: Оптимизация колес вашего автомобиля
Шаг 1. Используйте большое заднее колесо
Большие колеса имеют большую инерцию вращения, чем маленькие колеса. На практике, как только колеса начнут вращаться, им будет труднее остановиться. Таким образом, колеса большего размера идеально подходят для соревнований на дальние дистанции - теоретически они будут ускоряться медленнее, чем колеса меньшего размера, но вращаются дольше и преодолеют большие расстояния. Итак, для максимального зазора поместите очень большое колесо на управляемую ось (это место, где прикреплена мышеловка, обычно это задняя часть).
Переднее колесо особого значения не имеет - оно может быть большим или маленьким. Чтобы он выглядел как гоночный автомобиль, вы можете поставить большие колеса сзади, а меньшие - спереди
Шаг 2. Используйте тонкий и легкий круг
Не нагружайте колеса - лишние грузы обязательно замедлят ход машины или вызовут трение. Кроме того, широкие колеса могут отрицательно сказаться на буксировке из-за сопротивления воздуха. Поэтому лучше использовать для машины самые тонкие и легкие колеса.
- Для этой цели подходят старые компакт-диски или DVD - большие, тонкие и очень легкие. С точки зрения совместимости, трубные заглушки могут использоваться для уменьшения размера отверстия в центре CD (чтобы соответствовать оси).
- Если у вас есть виниловые пластинки, вы также можете использовать их, хотя они могут быть слишком тяжелыми для очень маленькой мышеловки.
Шаг 3. Используйте небольшую заднюю ось
Предположим, ваша машина - это машина с задними колесами. Каждый раз, когда вращается задняя ось, вращается и заднее колесо. Если задняя ось очень тонкая, ваша мышеловка сможет двигаться быстрее на такое же расстояние, чем если бы задняя ось была шире. Чем больше вращается заднее колесо, тем больше будет пройденное расстояние. Так что будет разумно сделать ось из тончайшего материала, но при этом выдержать вес рамы и колес.
Маленькие дюбели - довольно хороший выбор, и их легко достать. Если у вас есть металлические стержни, это даже лучше - при смазке они обычно не очень легко натираются
Шаг 4. Создайте сцепление, добавив ребра колесу
Если колесо проскальзывает, когда ловушка щелкает, энергия будет потрачена впустую - мышеловка заставит колесо вращаться. Однако из-за заноса ваша машина не достигает желаемой дистанции. Поэтому добавление к заднему колесу материала, вызывающего трение, снизит риск скольжения. Чтобы не переносить слишком большой вес, используйте столько индукционного материала, сколько необходимо для небольшого захвата, и не более того. Вот эти ингредиенты:
- Электрический клей
- Резина
- Разорвавшийся резиновый баллон
- Кроме того, размещение наждачной бумаги под колесами в начале движения снизит риск поскользнуться, когда автомобиль начинает движение (т. Е. Когда риск скольжения является частым).
Метод 2 из 3: Регулировка рамы автомобиля
Шаг 1. Сделайте рамку максимально легкой
Самое главное, чтобы ваша машина была легкой. Чем меньше масса вашего автомобиля, тем лучше - каждый грамм или миллиграмм, который вы извлечете из рамы вашего автомобиля, заставит вашу машину двигаться все дальше и дальше. Старайтесь не добавлять какой-либо материал рамы, кроме того, который требуется для существующей мышеловки и оси. Если вы видите, что деталь не работает, попробуйте удалить ее или, если возможно, проделайте в ней отверстие с помощью дрели, чтобы уменьшить вес. Вы также можете использовать самый легкий материал для рамы автомобиля. Подходящие материалы:
- Бальзовое дерево
- Жесткий пластиковый лист
- Тонкий и легкий металлический лист (алюминий, кровельный цинк и т. Д.)
- Строительные игрушки (K'NEX, Lego и др.)
Шаг 2. Сделайте длинную и маленькую рамку
В идеале вы хотите, чтобы автомобиль имел аэродинамическую форму - это означает, что автомобиль будет иметь наименьшую площадь поверхности на той части, по которой он движется. Подобно стреле, баркасу, самолету или копью, транспортное средство, предназначенное для максимальной эффективности, всегда будет иметь длинную и тонкую форму, чтобы минимизировать трение при сопротивлении воздуха. Для машины-мышеловки вам необходимо сделать раму машины небольшой (хотя будет сложно сделать раму меньшего размера, чем сама мышеловка), а также тонкой по вертикали.
Помните, чтобы свести к минимуму скольжение, вы должны попытаться сделать профиль вашего автомобиля как можно более тонким и маленьким. Попробуйте поставить машину на землю и посмотреть на нее спереди, чтобы лучше рассмотреть большие на вид части машины
Шаг 3. По возможности используйте клей вместо гвоздей
Если возможно, нанесите клей на конструкцию автомобиля вместо использования гвоздей, клеящих стержней или других тяжелых предметов. Например, вам нужно всего лишь небольшое количество клея, чтобы приклеить мышеловку к каркасу. В общем, клей будет работать так же хорошо, как и гвозди, но гвозди будут давать ему лишний вес.
Еще одним преимуществом клея является то, что он обычно не влияет на сопротивление ветра автомобиля. Между тем, если кончик гвоздя выскочит из рамы автомобиля, это вызовет незначительный эффект
Шаг 4. Всегда помните о структурной целостности каркаса автомобиля
Единственным ограничивающим фактором, когда дело доходит до создания легкой и тонкой рамы автомобиля, является ее хрупкость: если рама слишком легкая, рама будет настолько хрупкой, что щелчок мышеловки может повредить машину. Точность в эффективности балансировки для достижения максимального расстояния при стабилизации автомобиля будет довольно сложной задачей. Однако не бойтесь экспериментировать. Сама мышеловка редко ломается, поэтому, если у вас достаточно материала для каркаса, вы можете свободно ошибаться.
Если вы используете очень хрупкий материал, например пробу, и у вас возникли проблемы со сборкой рамы, подумайте о добавлении более прочного материала, такого как металл или пластик, на нижнюю сторону рамы. Таким образом вы повысили конструктивную прочность автомобиля, а также свели к минимуму изменения его сопротивления воздуха и веса
Метод 3 из 3: максимальное увеличение мощности автомобиля
Шаг 1. Дайте мышеловке длинную «руку», чтобы усилить рычаг
Большинство машин-мышеловок работают следующим образом: мышеловка «настраивается», привязанная к ловушке веревка осторожно наматывается на одну из осей колеса, и, когда устройство защелкивается, плавающий рычаг ловушки передает мощность на ось. к повороту колес. Поскольку ловушка довольно короткая, машина, не имеющая должной конструкции, будет слишком быстро тянуть за трос, что приведет к проскальзыванию колес и потере мощности. Чтобы тянуть медленнее и крепче, попробуйте прикрепить длинный утюг к руке, которая действует как рычаг, а затем попробуйте привязать конец веревки к утюгу вместо того, чтобы привязывать его к руке.
Используйте правильный материал в качестве рычага. Рычаг ни в коем случае не должен гнуться из-за натяжения троса - когда это происходит, мощность тратится. Многие гиды рекомендуют более прочную конструкцию из бальзы или опоры из бальзы с добавлением железа для надежного, но легкого рычага
Шаг 2. Установите ловушку как можно дальше
Предположим, что ловушка раскручивает заднее колесо. Вы хотите, чтобы мышеловка располагалась подальше от рамы, чтобы она не касалась передних колес. Чем дальше расстояние между ловушкой и колесом, тем лучше - чем больше расстояние, тем больше вы сможете наматывать больше веревки вокруг оси для более медленной тяги и большей мощности.
Шаг 3. Обеспечьте минимальное трение о движущиеся части автомобиля
Для максимального расстояния вы хотите использовать почти 100% мощности вашей мышеловки. Это означает, что вам нужно уменьшить «трение» на поверхностях машин, скользящих друг о друга. Используйте мягкую смазку, такую как WD 40, автомобильную смазку или аналогичные продукты, чтобы смазывать точки контакта между движущимися частями автомобиля, чтобы автомобиль «двигался» как можно более плавно.
Во многих руководствах по производству машин-мышеловок ось указывается как главный источник трения в машинах-мышеловках. Чтобы минимизировать трение оси, нанесите или распылите небольшое количество смазки на каждую ось, прикрепленную к раме. Затем, если возможно, проверьте общую почву, покачивая колеса вперед и назад
Шаг 4. Используйте мощнейшую мышеловку
В большинстве случаев, чтобы сделать машину-мышеловку, все ученики должны использовать мышеловку одинакового размера, чтобы каждая машина имела одинаковую мощность. Однако, если разрешено, используйте ловушки, которые имеют большую мощность, чем обычные ловушки! Большие ловушки, такие как канализационная мышеловка, обеспечивают большую мощность, чем обычная мышеловка. Но для этой ловушки также требуется более прочная конструкция рамы. В противном случае эта ловушка может разрушить машину при стропе. Вам необходимо усилить раму и ось вашего автомобиля, чтобы они соответствовали друг другу.
Имейте в виду, что канализационные ловушки и другие ловушки для крупных грызунов могут сломать пальцы. Так что будьте осторожны, даже если вы уверены, что сифон уже прикреплен к оси и не будет легко защелкнуться
подсказки
- Если трос наматывается на ось, автомобилю может быть трудно двигаться. Добавление большого звена на рулевом колесе может увеличить тягу. На некоторых фотографиях на оси есть резиновая катушка, которая действует как «шестерня» и уменьшает скольжение веревки.
- Используйте более длинный рычаг, чтобы выдвинуть рычаг мышеловки как можно дальше. Конец, который проходит большее расстояние, облегчит работу катушки веревки на колесе. Антенна поврежденного радиоприемника может использоваться как рычаг. В качестве рычага можно использовать все, что длинное, легкое и не очень гибкое.
- Уменьшите трение на оси за счет минимизации площади опорной поверхности, контактирующей с управляемой осью. Осевые опоры из тонкой стали имеют меньшее трение, чем отверстия в деревянных брусках.
- Уменьшите шок, используя небольшую губку, которая действует как сырная приманка. Это уменьшит скачок автомобиля при щелчке рычага.
- Регулировка осей и подшипников необходима для уменьшения трения и повышения производительности.
- Уменьшите трение, нанеся порошкообразную смазку Molykote® на основе дисульфида молибдена на оси, колеса и пружины мышеловки.
- Если вы покупаете стопоры, отнесите компакт-диск и ось в строительный магазин. Это «может» помочь получить правильный размер с первого раза.
Вы можете просмотреть усилия студентов на веб-сайте Mouse Trap Car Challenge.
- Увеличьте трение, натрите веревку воском при помощи свечи. За счет воска веревка лучше натягивает ось.
- При необходимости увеличьте трение, используя резину или липкую ленту, или нанесите клей вокруг оси, где наматывается канат. Трос вращает ось и не скользит.
- Уменьшите массу, используя легкие палочки для частей тела моби. Уменьшение массы также снизит трение в опорах оси.
Что нужно знать
- Передаточное отношение колеса к оси: Для расстояния используйте большое колесо и маленькую ось. Представьте себе заднее колесо велосипеда; Маленькие шестерни и большие колеса.
- Инерция: Сколько мощности нужно, чтобы запустить машину? Более легкие автомобили требуют меньше энергии. Уменьшите массу вашего автомобиля для достижения оптимального расстояния.
- Скорость высвобождения энергии: Если энергия высвобождается медленно, энергия используется более эффективно, и машина будет двигаться дальше. Один из способов замедлить это высвобождение - удлинить плечо рычага. Более длинный рычаг перемещается дальше и оставляет больше места для катушки веревки вокруг оси. Автомобиль будет двигаться дальше, но медленнее.
- Трение: Свести к минимуму трение на оси за счет минимизации площади контакта. В качестве примера используются кронштейны из тонкой стали. Первоначально в деревянном бруске просверливается отверстие, в котором крепится ось. Затем, из-за большей площади поверхности, автомобиль вместо движения использует энергию для борьбы с трением.
- тянуть: Это то, что называется трением, когда используется как преимущество. Трение должно быть максимальным там, где это необходимо (где веревка наматывается на ось и где колесо встречается с полом). Скольжение канатов или колес приведет к потере энергии.
Предупреждение
- Имеется ограничение на количество доступной энергии; т.е. мощность на пер. Приведенный в качестве примера автомобиль уже является примером, который обеспечивает почти максимальную эффективность. Если бы рычаги были длиннее или колеса были больше, машина «вообще не двигалась бы!» В этом случае высвобождаемую мощность можно «повернуть», толкнув антенну внутрь (укорачивая рычаг).
- Мышеловки довольно опасны. Можешь сломать палец. Обратитесь за помощью к взрослому. Вы можете получить травму, а также можете разбивать ловушки!
- Будьте осторожны при использовании инструментов, рубке дров или при использовании опасных материалов. При работе всегда следует обращаться за помощью к взрослым.
