Per tant, el vostre professor de ciències ha assignat a la vostra classe la tasca clàssica de "cotxe per a ratolins": fabricar, dissenyar i construir un petit vehicle impulsat per l'acció de trampa per a ratolins perquè el vostre cotxe viatgi el més lluny possible. Si voleu sortir per davant de la resta d’alumnes de la vostra classe, haureu de fer que el vostre cotxe sigui el més eficient possible per poder treure fins al darrer centímetre del vostre "cotxe". Amb l’enfocament adequat, és possible racionalitzar el disseny del vostre cotxe per obtenir la màxima distància utilitzant només materials domèstics habituals. També podeu comprar un kit de cotxes per a ratolins a qualsevol botiga d'artesania i no us preguntareu si funcionarà.
Passos
Mètode 1 de 3: Optimització de les rodes
Pas 1. Utilitzeu rodes posteriors grans
Les rodes grans tenen una major inèrcia de rotació que les rodes petites. A la pràctica, això significa que un cop comencen a rodar, és més difícil deixar de rodar. Això fa que les rodes grans siguin perfectes per a competicions basades en la distància: teòricament acceleraran menys ràpidament que les rodes més petites, però rodaran molt més i recorreran una distància més gran en general. Per tant, per a una distància màxima, feu que les rodes de l’eix motor (a la qual està lligada la ratolina, que sol ser la del darrere) siguin molt grans.
La roda davantera és una mica menys important: pot ser gran o petita. Per a un aspecte clàssic de drag racer, voldreu rodes grans a la part posterior i unes més petites a la part davantera
Pas 2. Utilitzeu rodes fines i lleugeres
Les rodes més fines tenen menys fricció i poden anar més lluny si la distància és la que voleu o necessiteu amb el vostre corredor de ratolins. També és important tenir en compte el propi pes de les rodes: qualsevol pes innecessari al final alentirà el cotxe o provocarà una fricció addicional. A més, val a dir que les rodes amples fins i tot poden tenir un petit efecte negatiu sobre l’arrossegament del cotxe a causa de la resistència de l’aire. Per aquests motius, voldreu utilitzar les rodes més fines i lleugeres disponibles per al vostre cotxe.
- Els CD o DVD antics funcionen bastant bé amb aquest propòsit: són grans, prims i extremadament lleugers. En aquest cas, es pot utilitzar una rentadora de fontaneria per reduir la mida del forat al centre del CD (per adaptar-se millor a l'eix).
- Si teniu accés a vinils vells, també funcionen molt bé, tot i que poden ser massa pesats per a les ratolines més petites.
Pas 3. Utilitzeu un eix posterior estret
Suposant que el vostre cotxe és un cotxe amb tracció posterior, cada vegada que gira l’eix posterior, giren les rodes posteriors. Si el vostre eix posterior és extremadament prim, el cotxe per a ratolins el podrà girar més vegades amb la mateixa longitud de corda que si fos més ample. Això es tradueix en girar les rodes posteriors més vegades, cosa que significa una distància més gran. Per aquest motiu, és aconsellable fer el vostre eix amb el material més prim que pugui suportar el pes del marc i de les rodes.
Les varetes estretes de fusta són una opció fantàstica i de fàcil accés. Si teniu accés a barres metàl·liques fines, aquestes són encara millors: quan es lubren, solen tenir menys fricció
Pas 4. Creeu tracció donant les vores del fregament de les rodes
Si les rodes rellisquen contra el terra quan es llença la trampa, es malgasta l’energia: la trampa per ratolins funciona per fer girar les rodes, però no s’obté cap distància addicional. Si això passa amb el vostre cotxe, afegir un material que provoca friccions a les rodes posteriors pot reduir el lliscament. Per mantenir baixos els vostres requisits de pes, utilitzeu només el que sigui necessari per donar una mica d’adherència a les puntes de les rodes i sense més. Alguns materials adequats són:
- Cinta elèctrica
- Bandes de goma
- Goma de globus esclatat
- A més, col·locar un tros de paper de vidre sota les rodes posteriors a la línia de sortida pot reduir el lliscament a mesura que el cotxe comença a moure’s (quan és més probable).
Mètode 2 de 3: personalització del marc
Pas 1. Construïu el marc més lleuger possible
Sobretot, el cotxe hauria de ser lleuger. Com més petita sigui la massa del vostre cotxe, millor: cada gram o mil·ligram que pugueu afaitar del marc del cotxe és una mica més enllà, la vostra ratolina serà capaç d’empènyer-lo. Intenteu no tenir cap material de marc addicional més enllà del necessari per mantenir la trampa per a ratolins i els eixos de les rodes al seu lloc. Si veieu un espai malgastat al marc, proveu d’eliminar-lo o, si és impossible, feu-hi forats amb un trepant per reduir el pes. També voldreu utilitzar el material més lleuger possible per al vostre marc. A continuació, en teniu alguns:
- Fusta de balsa
- Fulls de plàstic dur
- Làmines de metall primes i lleugeres (material de sostre d'alumini / estany, etc.)
- Joguines de construcció (K'NEX, Llegos, etc.)
Pas 2. Feu que el marc sigui llarg i estret
Idealment, voleu que el vostre cotxe tingui una forma aerodinàmica, de manera que presenti la superfície més petita possible en la direcció que recorrerà. Com una fletxa, un vaixell llarg, un avió o una llança, un vehicle dissenyat amb la màxima eficiència tindrà gairebé sempre una forma llarga i prima per minimitzar l’arrossegament de la resistència de l’aire. Als efectes del vostre cotxe de ratolí, això significarà que el vostre marc sigui més estret (tot i que serà difícil aconseguir que el vostre marc sigui més estret que la trampa per a ratolins) i verticalment flac.
Recordeu que, per minimitzar l’arrossegament, intenteu que el vostre cotxe tingui el perfil més estret i petit possible. Intenteu caure a terra i mirar el cotxe des de la part davantera per detectar trossos del marc que fan que el perfil del vostre cotxe sigui innecessàriament gran
Pas 3. Feu servir cola en lloc d’ungles sempre que sigui possible
Sempre que pugueu, proveu d’utilitzar cola en el disseny del vostre cotxe en lloc de claus, passadors o altres solucions més pesades. Per exemple, només haureu d’utilitzar només algunes petites taques de cola per fixar la trampa per ratolins al marc. En general, la cola es mantindrà igual que les ungles, cosa que pot afegir pes innecessari. Utilitzeu cola súper, no cola escolar, no us quedarà tan bé.
Un altre avantatge de la cola és que no sol afectar la resistència de l’aire del cotxe. D’altra banda, si qualsevol dels extrems d’una ungla sobresurt del marc, pot tenir un efecte menor
Pas 4. Tingueu present la integritat estructural del vostre marc
L’únic factor limitant pel que fa a la lleugeresa i la fletxa que pot fer que el marc del cotxe de la vostra ratolina sigui la seva fragilitat; si és massa lleuger, pot arribar a ser tan fràgil que l’acció de fer saltar la trampa per ratolins trenca el cotxe. El delicat equilibri entre assolir la distància màxima i fer el cotxe inestable pot ser bastant difícil d’encertar, però no tingueu por d’experimentar. És probable que la trampa de ratolí en si mateixa no es trenqui, de manera que sempre que tingueu material de marc addicional, tindreu la llibertat d’equivocar-vos.
Si utilitzeu un material extra fràgil com la fusta de balsa i teniu dificultats perquè el vostre marc es mantingui unit, penseu a afegir una petita tira d’un material més resistent com el metall o el plàstic a la part inferior del marc. En fer-ho, augmenta la resistència estructural del cotxe i minimitza el canvi de resistència i pes de l’aire
Mètode 3 de 3: maximitzar el vostre poder
Pas 1. Doneu a la vostra trampa un "braç" llarg per augmentar el seu palanquejament
La majoria dels cotxes de ratolins funcionen de la següent manera: la trampa per ratolins està "fixada", una corda lligada al braç de la ratolina s'embolica acuradament al voltant d'un dels eixos de les rodes i, quan es dispara el parany, el braç oscil·lant del parany transfereix la seva energia fins a l’eix per fer girar les rodes. Com que el braç de la trampa és bastant curt, si el cotxe no està construït amb cura, pot tirar de la corda massa ràpidament, fent que les rodes rellisquin i es perdi energia. Per obtenir una estirada més lenta i estable, intenteu fixar un pal llarg al braç per fer de palanca i, a continuació, lligueu l'extrem de la corda a aquest, millor que al braç mateix
És important utilitzar el material adequat per a la palanca. La palanca no s’ha de doblar en absolut sota l’estrès de la corda; això representa una energia malgastada. Moltes guies recomanen construccions de balsa resistents o balsa reforçades amb metall per donar una palanca resistent però lleugera
Pas 2. Col·loqueu la trampa el més endavant possible
Suposant que la trampa girarà les rodes del darrere, voldreu que la trampa per ratolins del vostre cotxe estigui molt avançada al marc, tal com pot ser, sense tocar les rodes del davant. Com més gran sigui la distància entre la trampa i les rodes, millor serà la distància; més distància significa que podreu encadenar més corda al voltant de l'eix per obtenir una mica més de tracció lenta i constant.
Pas 3. Assegureu una fricció mínima a les parts mòbils
Per obtenir una distància màxima, voldreu utilitzar el màxim de 100% de la potència de la vostra ratolina. Això significa reduir la fricció a les superfícies del cotxe on els punts llisquen l'un contra l'altre. Utilitzeu un lubricant suau, com ara el WD-40, el greix automàtic o un producte similar, per mantenir els punts de contacte entre les parts mòbils d’un cotxe ben greixades perquè el cotxe “funcioni” el més suaument possible.
Moltes guies de construcció de cotxes de ratolins identifiquen l’eix com la font principal de fricció d’un cotxe de ratolins. Per minimitzar la fricció de l'eix, fregar o ruixar una mica de lubricant a cada eix on es troba amb el marc, després, si és possible, introduïu-lo al punt de contacte fent lliscar les rodes cap endavant i cap enrere
Pas 4. Si se us permet, feu servir la trampa per ratolins més potent possible
La majoria de les vegades, per a les assignacions de cotxes de ratolins, tots els estudiants hauran d’utilitzar la mateixa mida de ratolí perquè els dissenys de cotxes de tothom tinguin la mateixa quantitat de potència. Tot i això, si no teniu aquesta restricció, no dubteu a utilitzar la trampa per ratolins més potent que pugueu trobar. Les trampes més grans, com les trampes per a rates, proporcionen molta més potència que les ratolines bàsiques, però també requereixen construccions més resistents o poden trencar el cotxe quan estan arrencades, de manera que és possible que hagueu de reforçar el marc i / o els eixos per acomodar-los.
Tingueu en compte que les trampes per a ratolins i altres trampes per a rosegadors grans poden trencar-se fàcilment els dits, de manera que manipuleu les trampes armades amb molta precaució, fins i tot si teniu confiança que la trampa s’adapta al vostre eix i no s’hauria de poder tancar lliurement
Consells
- Si la corda només s’embolica al voltant de l’eix, el cotxe amb prou feines es pot moure. L’addició d’un concentrador de disc més gran pot millorar la potència de tracció. En algunes imatges hi ha un pneumàtic de goma a l'eix, que actua com un "engranatge" i redueix el lliscament de la corda.
- Utilitzeu la palanca més llarga disponible per estendre el braç de ratolí el màxim possible. La punta recorre una distància més gran permetent que es reprodueixin més cordades de corda. Per a la palanca es va utilitzar una antena d’una caixa de ploma trencada. Tot el que sigui llarg, lleuger i poc flexible funcionarà a la palanca.
- Reduïu la fricció a l'eix minimitzant la superfície del suport que entra en contacte amb l'eix motriu. un suport de l’eix d’acer prim té menys fricció que un forat foradat a través d’un bloc de fusta.
- Reduïu el xoc utilitzant una mica d’esponja com a formatge simulat. Això impedeix que el cotxe salti tant quan el braç de la palanca cau de cop.
- L'alineació dels eixos i els suports és fonamental per reduir la fricció i augmentar el rendiment.
- Reduïu la fricció aplicant Molykote® un lubricant en pols basat en disulfur de molibdè als eixos, rodes i molla de ratolí.
- Si porteu una rentadora, porteu un CD i l’eix a la ferreteria. Això us pot ajudar a obtenir la mida adequada la primera vegada.
- Podeu veure molts esforços estudiantils diferents al lloc web del Mouse Trap Car Challenge.
- Augmenteu la fricció encerant el cordill amb cera d’espelmes. En depilar-la, la corda té una millor tirada a l’eix.
- Augmenteu la fricció allà on sigui necessari mitjançant un pneumàtic de goma o una cinta adhesiva al voltant de l’eix on s’enrotlla la corda. La corda ha de girar l’eix i no relliscar.
- Reduïu la massa mitjançant un simple pal lleuger per a la secció del cos. La reducció de la massa també redueix la fricció als suports de l’eix.
- És útil assegurar-se que el seu eix no trontolli o es mourà cap a l'esquerra i cap a la dreta.
- Utilitzeu el mínim de massa possible al cotxe, tot i que el feu prou gran per moure’s.
Coses a tenir en compte
- Relació roda-eix: Per a distància, utilitzeu rodes grans i un eix petit. Penseu en la roda posterior d’una bicicleta; un petit engranatge motriu i una roda gran.
- Inèrcia: Quanta energia es necessita per engegar el cotxe? Un cotxe més lleuger requereix menys. Baixeu la massa del vehicle per obtenir la millor distància.
- Taxa d’alliberament d’energia: Si l’energia s’allibera lentament, l’energia s’utilitza de manera més eficient i el cotxe viatjarà més enllà. Una manera d’alentir aquest alliberament és allargar el braç de la palanca. Un braç més llarg recorre una distància més gran i permet més embolcalls de corda al voltant de l'eix. El cotxe anirà lluny, però més lentament.
- Fricció: Minimitzeu la fricció a l'eix minimitzant la superfície de contacte. En aquest exemple s’ha utilitzat un suport d’acer prim. Al principi, es feia servir un forat perforat a través d’una xapa per subjectar l’eix. Es va abandonar perquè la superfície més gran fa que el cotxe utilitzi energia superant la fricció en lloc de viatjar cap endavant.
- Tracció: Això és el que anomeneu fricció quan s'utilitza per al vostre avantatge. La fricció s’ha de maximitzar quan sigui necessari (on la corda s’envolta al voltant de l’eix i on les rodes entren en contacte amb el terra). Un lliscament de corda o rodes equival a la pèrdua d’energia.
Advertiments
- Les ratolines són perilloses. Es podria trencar un dit. Utilitzeu la supervisió d’un adult. Podríeu ferir-vos i dividir el parany!
- Hi ha un límit a la quantitat d'energia disponible; el poder de la primavera. El cotxe que es mostra és a prop del màxim. Si el braç de la palanca fos més llarg o les rodes fossin més grans, el cotxe no es mouria gens. En aquest cas, l'alliberament d'energia es pot "sintonitzar" pressionant algunes antenes (escurçar la palanca).
- Aneu amb compte a l’hora d’utilitzar eines, tallar fusta o qualsevol material nociu. Sempre ho hauries de tenir adult supervisió quan es treballa.
