И така, вашият учител по природни науки е дал на вашия клас класическата задача „кола за мишоловка“: да направи, проектира и построи малко превозно средство, задвижвано от щракащото действие на капана за мишка, за да накара колата ви да пътува възможно най -далеч. Ако искате да изпреварите всички останали ученици във вашия клас, ще трябва да направите колата си възможно най -ефективна, за да можете да изстискате всеки последен сантиметър от „колата“си. С правилния подход е възможно да опростите дизайна на колата си за максимално разстояние, като използвате само обикновени домашни материали. Можете също така да закупите комплект за кола за мишоловка от всеки занаятчийски магазин и да пропуснете да се чудите дали ще работи.
Стъпки
Метод 1 от 3: Оптимизиране на колелата
Стъпка 1. Използвайте големи задни колела
Големите колела имат по -голяма ротационна инерция от малките колела. На практика това означава, че след като започнат да се търкалят, е по -трудно да спрат да се търкалят. Това прави големите колела идеални за състезания, базирани на разстояние - теоретично те ще ускоряват по -бързо от по -малките колела, но ще се търкалят много по -дълго и като цяло ще изминават по -голямо разстояние. Така че, за максимално разстояние, направете колелата на задвижващата ос (тази, към която е вързана капана на мишката, която обикновено е задната) много големи.
Предното колело е малко по -малко важно - може да бъде голямо или малко. За класически вид на състезател с плъзгане ще искате големи колела отзад и по -малки отпред
Стъпка 2. Използвайте тънки, леки колела
По -тънките колела имат по -малко триене и могат да отидат по -далеч, ако разстоянието е това, което искате или имате нужда от вашия състезател за мишоловка. Също така е важно да вземете предвид теглото на самите колела - всяко ненужно тегло в крайна сметка ще забави колата ви или ще доведе до допълнително триене. В допълнение, заслужава да се отбележи, че широките колела могат дори да имат малък отрицателен ефект върху съпротивлението на автомобила поради въздушното съпротивление. Поради тези причини ще искате да използвате най -тънките и най -леките колела, налични за вашия автомобил.
- Старите компактдискове или DVD дискове работят доста добре за тази цел - те са големи, тънки и изключително леки. В този случай може да се използва водопроводна шайба за намаляване на размера на отвора в средата на компактдиска (за по -добро прилягане на оста).
- Ако имате достъп до стар винил, те също работят изключително добре, въпреки че може да са твърде тежки за най -малките капани за мишки.
Стъпка 3. Използвайте тесен заден мост
Ако приемем, че колата ви е автомобил със задно задвижване, всеки път, когато задната ви ос се завърти, задните колела се завъртат. Ако задната ви ос е изключително кльощава, колата ви за мишоловка ще може да я завърти повече пъти за същата дължина на низа, отколкото би била, ако беше по -широка. Това означава да завъртите задните си колела повече пъти, което означава по -голямо разстояние! Поради тази причина е разумна идея да направите оста си от най -тънкия наличен материал, който все още може да издържи теглото на рамката и колелата.
Тесните дървени пръти за дюбели са чудесен, лесно достъпен избор тук. Ако имате достъп до тънки метални пръти, те са още по -добри - когато се смазват, те обикновено имат по -малко триене
Стъпка 4. Създайте сцепление, като дадете ръбовете на триене на колелата
Ако колелата се подхлъзнат към земята, когато капанът се спусне, енергията се губи - капана на мишката работи, за да накара колелата да се завъртят, но не получавате допълнително разстояние. Ако това се случи с вашия автомобил, добавянето на материал, предизвикващ триене към задните колела, може да намали тяхното приплъзване. За да намалите нуждите си от тегло, използвайте само толкова, колкото е необходимо, за да дадете на върховете на колелата известно сцепление и без допълнително. Някои подходящи материали са:
- Електрическо тиксо
- Гумени ленти
- Изпукана балонна гума
- Освен това поставянето на парче шкурка под задните колела на стартовата линия може да намали приплъзването, когато колата започне да се движи (когато е най -вероятно).
Метод 2 от 3: Персонализиране на вашата рамка
Стъпка 1. Изградете възможно най -леката рамка
Преди всичко колата ви трябва да е лека. Колкото по -малка е масата на колата ви, толкова по -добре - всеки грам или милиграм, които можете да избръснете от рамката на колата си, е малко по -далеч, мишоловката ви ще може да избута колата ви. Опитайте се да нямате допълнителен материал на рамката извън необходимото, за да поддържате капана на мишката и осите на колелата на място. Ако видите загубено място на рамката си, опитайте да я премахнете или, ако това е невъзможно, направете дупки в нея с бормашина, за да намалите теглото й. Също така ще искате да използвате възможно най -лекия материал за вашата рамка. Ето само няколко подходящи:
- Балса дърво
- Листове от твърда пластмаса
- Тънки, леки метални листове (алуминиев/калай покривен материал и др.)
- Строителни играчки (K'NEX, Legos и др.)
Стъпка 2. Направете рамката дълга и тясна
В идеалния случай искате вашата кола да бъде оформена аеродинамично - това е така, че да представя възможно най -малката повърхност в посоката, в която ще се движи. Подобно на стрела, дълга лодка, самолет или копие, превозно средство, проектирано с максимална ефективност, почти винаги ще има дълга, кльощава форма, за да сведе до минимум съпротивлението от въздушното съпротивление. За целите на вашата кола за мишоловка, това ще означава да направите рамката и тясна (макар че ще бъде трудно рамката ви да бъде по -тясна от самата мишоловка) и вертикално слаба.
Не забравяйте, че за да сведете до минимум плъзгането, вие се опитвате да дадете на колата си възможно най -тесния и най -малкия профил. Опитайте се да слезете на земята и да погледнете колата си отпред, за да забележите парчета от рамката, които правят профила на колата ви ненужно голям
Стъпка 3. Използвайте лепило вместо пирони, където е възможно
Където можете, опитайте се да използвате лепило в дизайна на колата си, а не пирони, щифтове или други по -тежки решения. Например, трябва да използвате само няколко малки петна от лепило, за да фиксирате капана на мишката към рамката. Като цяло, лепилото ще държи също толкова добре, колкото ноктите, което може да добави ненужно тегло. Използвайте супер лепило, а не училищно, няма да се държи толкова добре.
Друго предимство на лепилото е, че обикновено не бива да влияе на въздушното съпротивление на вашия автомобил. От друга страна, ако някой от краищата на един пирон стърчи от рамката ви, това може да има незначителен ефект
Стъпка 4. Имайте предвид структурната цялост на вашата рамка
Единственият ограничаващ фактор, когато става въпрос за това колко лека и слаба можете да направите рамката на колата си за мишка, е нейната крехкост - ако е твърде лека, тя може да стане толкова крехка, че действието на пружиниране на капана на мишката разчупва колата. Деликатният баланс между постигането на максимално разстояние и правенето на колата ви нестабилна може да бъде доста трудно да се оправи, но не се страхувайте да експериментирате. Самият капан за мишки е малко вероятно да се счупи, така че докато имате допълнителен материал за рамка, ще имате свободата да правите грешки.
Ако използвате изключително крехък материал като балса дърво и ви е трудно да сглобите рамката си, помислете дали да не добавите малка лента от по-здрав материал като метал или пластмаса от долната страна на рамката. Това увеличава структурната здравина на автомобила, като същевременно свежда до минимум промяната в неговото въздушно съпротивление и тегло
Метод 3 от 3: Максимизиране на вашата сила
Стъпка 1. Дайте на капана си дълга „ръка“, за да увеличите лоста му
Повечето коли с мишоловка работят по следния начин: капанът за мишки е „настроен“, връв, вързан за рамото на капана на мишката, внимателно се увива около една от осите на колелата и, когато капанът се извие, люлеещото се рамо на капана предава своята енергия към оста, за да завъртите колелата. Тъй като рамото на капана е сравнително късо, ако колата не е внимателно конструирана, тя може да дърпа въжето твърде бързо, което води до подхлъзване на колелата и загуба на енергия. За по -бавно, по -стабилно издърпване, опитайте да прикрепите дълъг стълб към ръката, за да действа като лост, след което завържете края на струната за това, по -добре, отколкото за самата ръка
Важно е да използвате подходящия материал за вашия лост. Лостът изобщо не трябва да се огъва под напрежението на струната - това представлява загуба на енергия. Много водачи препоръчват здрави конструкции от балса или балса, подсилени с метал, за да дадат здрав, но лек лост
Стъпка 2. Поставете капана възможно най -напред
Ако приемем, че вашият капан ще завърта задните колела, ще искате капана на мишката на колата ви да е далеч напред върху рамката, както може да бъде, без да докосвате предните колела. Колкото по -голямо е разстоянието между капана и колелата, толкова по -добре - по -голямото разстояние означава, че ще можете да затворите повече струни около оста за малко допълнително бавно и стабилно издърпване.
Стъпка 3. Осигурете минимално триене на движещите се части
За максимално разстояние ще искате да използвате възможно най -близо 100% от мощността на капана на мишката. Това означава намаляване на триенето върху повърхностите на вашия автомобил, където точките се плъзгат една срещу друга. Използвайте мека смазка, като WD-40, автосмазка или подобен продукт, за да поддържате точките на контакт между движещите се части на автомобила добре смазани, така че колата да "работи" възможно най-гладко.
Много ръководства за изграждане на кола за мишоловка определят оста като основен източник на триене на кола с мишоловка. За да сведете до минимум триенето на оста, разтрийте или напръскайте малко смазка върху всяка ос, където тя се среща с рамката, след това, ако е възможно, я вкарайте в контактната точка, като плъзнете колелата напред и назад
Стъпка 4. Ако ви е позволено, използвайте възможно най -мощния капан за мишка
През повечето време за задачите на кола за мишоловка всички ученици ще трябва да използват един и същ размер на капана за мишки, така че дизайните на всички автомобили да имат еднакво количество мощност. Ако обаче нямате това ограничение, не се колебайте да използвате най -мощния капан за мишки, който можете да намерите! По -големите капани като капани за плъхове осигуряват много по -голяма мощност от обикновените капани за мишки, но също така изискват по -здрави конструкции или могат да разчупят колата, когато са пружинирани, така че може да се наложи да подсилите рамката и/или осите си, за да се приспособите.
Имайте предвид, че капаните за плъхове и други големи капани за гризачи могат лесно да счупят пръстите, така че боравете с въоръжени капани с изключително внимание, дори когато сте сигурни, че капана е монтиран до оста ви и не трябва да може да се затваря свободно
Съвети
- Ако низът е просто увит около оста, колата едва може да се движи. Добавянето на по -голям задвижващ концентратор може да подобри теглителната сила. На някои изображения има гумена гума на оста, това действа като "предавка" и намалява приплъзването на струната.
- Използвайте най -дългия наличен лост, за да удължите рамото на капана на мишката, доколкото е възможно. Върхът преминава по -голямо разстояние, което позволява да се изиграят повече опаковки от конци. За лоста е използвана антена от счупена кутия. Всичко дълго, леко и не прекалено гъвкаво ще работи за лоста.
- Намалете триенето на оста, като сведете до минимум повърхността на опората, която контактува със задвижващата ос. опора на оста от тънка стомана има по -малко триене, отколкото отвор, пробит през дървен блок.
- Намалете шока, като използвате малко гъба като симулирано сирене. Това спира колата да скача толкова много, когато рамото на лоста се спусне.
- Подравняването на осите и опорите е от решаващо значение за намаляване на триенето и повишаване на производителността.
- Намалете триенето, като нанесете прахообразна смазка на основата на Molykote® на основата на молибденов дисулфид върху осите, колелата и пружината за мишоловка.
- Вземете компактдиск и оста със себе си в магазина за хардуер, ако си купите шайба. Това може да ви помогне да получите правилния размер за първи път.
- Можете да видите много различни ученически усилия на уеб сайта на Mouse Trap Car Challenge.
- Увеличете триенето, като намажете нишката с восък за свещи. Чрез нанасянето му с восък нишката има по -добро издърпване на оста.
- Увеличете триенето, когато е необходимо, като използвате гумена гума или лента около оста, където е увита връвта. Низът трябва да завърта оста и да не се плъзга.
- Намалете масата, като използвате обикновена лека пръчка за тялото. Намаляването на масата също намалява триенето в опорите на оста.
- Полезно е да се уверите, че оста ви не бучи наоколо, иначе ще се движи наляво и надясно.
- Използвайте възможно най -малко маса върху колата, като същевременно я правите достатъчно голяма, за да се движите.
Неща, които трябва да имате предвид
- Съотношение колело към ос: За разстояния използвайте големи колела и малка ос. Помислете за задното колело на велосипед; малка задвижваща предавка и голямо колело.
- Инерция: Колко енергия е необходима, за да стартирате колата си? По -леката кола изисква по -малко. Намалете масата на вашия автомобил за най -добро разстояние.
- Скорост на освобождаване на енергия: Ако енергията се освобождава бавно, мощността се използва по -ефективно и колата ще пътува по -далеч. Един от начините да забавите освобождаването е да удължите рамото на лоста. По -дългата ръка изминава по -голямо разстояние и позволява повече увиване на нишка около оста. Колата ще отиде далеч, но по -бавно.
- Триене: Минимизирайте триенето по оста, като минимизирате контактната повърхност. В този пример е използвана тънка стоманена скоба. Първоначално за задържане на оста се използва дупка, пробита през дървен блок. Това беше изоставено, защото по -голямата повърхност кара колата да използва енергия, преодолявайки триенето, вместо да пътува напред.
- Тяга: Това се нарича триене, когато се използва във ваша полза. Триенето трябва да се увеличи максимално, когато е необходимо (където нишката се увива около оста и където колелата контактуват с пода). Плъзгащата се струна или колела се равняват на загубена енергия.
Предупреждения
- Мишоловките са опасни. Можете да счупите пръст. Използвайте надзор за възрастни. Можете да се нараните и да разделите капана!
- Има ограничение за количеството налична енергия; силата на пружината. Показаната кола е близо до максимума. Ако рамото на лоста беше по -дълго или колелата бяха по -големи, колата изобщо нямаше да се движи! В този случай освобождаването на енергия може да бъде "настроено", като натиснете малко антените (скъсете лоста).
- Бъдете внимателни при работа с инструменти, рязане на дърво или с вредни материали. Винаги трябваше да имаш възрастен надзор по време на работа.
