Quindi, il tuo insegnante di scienze ha assegnato alla tua classe il classico compito di "macchina trappola per topi": creare, progettare e costruire un piccolo veicolo alimentato dall'azione a scatto di una trappola per topi per far viaggiare la tua auto il più lontano possibile. Se vuoi superare tutti gli altri studenti della tua classe, dovrai rendere la tua macchina il più efficiente possibile in modo da poter spremere fino all'ultimo centimetro dalla tua "macchina". Con il giusto approccio, è possibile ottimizzare il design della tua auto per la massima distanza utilizzando solo materiali domestici comuni. Puoi anche acquistare un kit per auto trappola per topi da qualsiasi negozio di artigianato e non chiederti se funzionerà.
Passi
Metodo 1 di 3: Ottimizzazione delle ruote
Passaggio 1. Utilizzare grandi ruote posteriori
Le ruote grandi hanno una maggiore inerzia di rotazione rispetto alle ruote piccole. In pratica, questo significa che una volta che iniziano a rotolare, è più difficile smettere di rotolare. Questo rende le ruote grandi perfette per le gare basate sulla distanza: teoricamente, accelereranno meno rapidamente delle ruote più piccole, ma ruoteranno molto più a lungo e percorreranno una distanza maggiore in generale. Quindi, per la massima distanza, fare in modo che le ruote sull'asse motore (quella a cui è legata la trappola per topi, che di solito è quella posteriore) siano molto grandi.
La ruota anteriore è un po' meno importante: può essere grande o piccola. Per un classico look da drag racer, vorrai ruote grandi nella parte posteriore e quelle più piccole davanti
Passaggio 2. Utilizzare ruote sottili e leggere
Le ruote più sottili hanno meno attrito e possono andare più lontano se la distanza è quella che desideri o di cui hai bisogno con la tua trappola per topi. È anche importante prendere in considerazione il peso delle ruote stesse: qualsiasi peso non necessario alla fine rallenterà la tua auto o aumenterà l'attrito. Inoltre, vale la pena notare che le ruote larghe possono anche avere un piccolo effetto negativo sulla resistenza dell'auto a causa della resistenza dell'aria. Per questi motivi, ti consigliamo di utilizzare le ruote più sottili e leggere disponibili per la tua auto.
- I vecchi CD o DVD funzionano abbastanza bene per questo scopo: sono grandi, sottili ed estremamente leggeri. In questo caso, è possibile utilizzare una rondella idraulica per ridurre la dimensione del foro al centro del CD (per adattarsi meglio all'asse).
- Se hai accesso a vecchi vinili, anche questi funzionano molto bene, anche se potrebbero essere troppo pesanti per le più piccole trappole per topi.
Passaggio 3. Utilizzare un asse posteriore stretto
Supponendo che la tua auto sia un'auto a trazione posteriore, ogni volta che l'asse posteriore gira, le ruote posteriori girano. Se il tuo asse posteriore è estremamente sottile, la tua auto trappola per topi sarà in grado di girarlo più volte per la stessa lunghezza di corda di quanto farebbe se fosse più largo. Questo si traduce nel girare più volte le ruote posteriori, il che significa una maggiore distanza! Per questo motivo, è una saggia idea realizzare il tuo asse con il materiale più sottile disponibile che possa ancora sostenere il peso del telaio e delle ruote.
Le bacchette di legno strette sono un'ottima scelta e facilmente accessibile qui. Se hai accesso a barre di metallo sottili, queste sono ancora migliori: una volta lubrificate, di solito hanno meno attrito
Passaggio 4. Creare trazione dando i bordi dell'attrito delle ruote
Se le ruote scivolano contro il suolo quando la trappola viene fatta scattare, l'energia viene sprecata: la trappola per topi funziona per far girare le ruote, ma non si ottiene alcuna distanza aggiuntiva. Se ciò accade con la tua auto, l'aggiunta di un materiale che induce attrito alle ruote posteriori può ridurne lo slittamento. Per mantenere bassi i requisiti di peso, usa solo quanto è necessario per dare alle punte delle ruote un po' di aderenza e niente extra. Alcuni materiali adatti sono:
- Nastro elettrico
- Elastici
- Gomma a palloncino scoppiata
- Inoltre, posizionare un pezzo di carta vetrata sotto le ruote posteriori sulla linea di partenza può ridurre lo slittamento quando l'auto inizia a muoversi (quando è più probabile).
Metodo 2 di 3: personalizzazione della cornice
Passaggio 1. Costruisci il telaio più leggero possibile
Soprattutto, la tua auto dovrebbe essere leggera. Più piccola è la massa della tua auto, meglio è: ogni grammo o milligrammo che puoi radere dal telaio della tua auto è un po' più lontano che la tua trappola per topi sarà in grado di spingere la tua auto. Cerca di non avere materiale extra per il telaio oltre a quello necessario per mantenere in posizione la trappola per topi e gli assi delle ruote. Se vedi spazio sprecato sul telaio, prova a rimuoverlo o, se ciò è impossibile, fai dei buchi con un trapano per ridurne il peso. Dovrai anche utilizzare il materiale più leggero possibile per il tuo telaio. Eccone alcuni adatti:
- Legno di balsa
- Fogli di plastica dura
- Lamiere sottili e leggere (materiale di copertura in alluminio/stagno, ecc.)
- Costruire giocattoli (K'NEX, Lego, ecc.)
Passaggio 2. Rendi la cornice lunga e stretta
Idealmente, vuoi che la tua auto abbia una forma aerodinamica, ovvero in modo che presenti la superficie più piccola possibile nella direzione in cui viaggerà. Come una freccia, una scialuppa, un aeroplano o una lancia, un veicolo progettato pensando alla massima efficienza avrà quasi sempre una forma lunga e sottile per ridurre al minimo la resistenza dell'aria. Ai fini della tua auto trappola per topi, questo significherà rendere il tuo telaio sia stretto (anche se sarà difficile ottenere il tuo telaio più stretto della stessa trappola per topi) e verticalmente magro.
Ricorda, per ridurre al minimo la resistenza, stai cercando di dare alla tua auto il profilo più stretto e più piccolo possibile. Prova a metterti a terra e a guardare la tua auto dalla parte anteriore per individuare i pezzi del telaio che rendono il profilo della tua auto inutilmente grande
Passaggio 3. Utilizzare la colla al posto delle unghie ove possibile
Ovunque puoi, prova a usare la colla nel design della tua auto, piuttosto che chiodi, spilli o altre soluzioni più pesanti. Ad esempio, dovresti usare solo poche piccole macchie di colla per fissare la trappola per topi al telaio. Generalmente, la colla reggerà bene quanto le unghie, che possono aggiungere peso inutile. Usa la colla super, non la colla per la scuola, non reggerà altrettanto bene.
Un altro vantaggio della colla è che di solito non dovrebbe influenzare la resistenza all'aria della tua auto. D'altra parte, se una delle estremità di un chiodo sporge dalla cornice, può avere un effetto minore
Passaggio 4. Tieni a mente l'integrità strutturale del telaio
L'unico fattore limitante quando si tratta di quanto leggero e magro puoi rendere il telaio della tua trappola per topi è la sua fragilità: se è troppo leggero, potrebbe diventare così fragile che l'azione di far scattare la trappola per topi rompe l'auto. Il delicato equilibrio tra il raggiungimento della distanza massima e l'instabilità della tua auto può essere piuttosto difficile da ottenere, ma non aver paura di sperimentare. È improbabile che la trappola per topi si rompa, quindi finché hai materiale extra per il telaio, avrai la libertà di commettere errori.
Se stai usando un materiale extra fragile come il legno di balsa e hai difficoltà a tenere insieme il telaio, considera l'aggiunta di una piccola striscia di un materiale più robusto come il metallo o la plastica sul lato inferiore del telaio. In questo modo si aumenta la resistenza strutturale dell'auto riducendo al minimo la variazione della sua resistenza all'aria e del peso
Metodo 3 di 3: massimizzare il tuo potere
Passaggio 1. Dai alla tua trappola un "braccio" lungo per aumentare la sua leva
La maggior parte delle auto trappola per topi funziona come segue: la trappola per topi è "impostata", una corda legata al braccio della trappola per topi è accuratamente avvolta attorno a uno degli assi delle ruote e, quando la trappola è scattata, il braccio oscillante della trappola trasferisce la sua energia all'asse per far girare le ruote. Poiché il braccio della trappola è piuttosto corto, se l'auto non è costruita con cura, può tirare la corda troppo rapidamente, causando lo slittamento delle ruote e la perdita di energia. Per una trazione più lenta e stabile, prova ad attaccare un lungo palo al braccio che funga da leva, quindi legando l'estremità della corda a questo, meglio che al braccio stesso
È importante utilizzare il materiale giusto per la leva. La leva non dovrebbe piegarsi affatto sotto lo stress della corda - questo rappresenta energia sprecata. Molte guide raccomandano robuste costruzioni in balsa o balsa rinforzata con metallo per dare una leva robusta ma leggera
Passaggio 2. Posizionare la trappola il più avanti possibile
Supponendo che la tua trappola stia girando le ruote posteriori, vorrai che la trappola per topi della tua auto sia molto in avanti sul telaio il più possibile senza toccare le ruote anteriori. Maggiore è la distanza tra la trappola e le ruote, meglio è: più distanza significa che sarai in grado di avvolgere più corde attorno all'asse per una potenza di trazione più lenta e costante.
Passaggio 3. Garantire un attrito minimo sulle parti mobili
Per la massima distanza, ti consigliamo di utilizzare il più vicino possibile al 100% della potenza della tua trappola per topi. Ciò significa ridurre l'attrito sulle superfici della tua auto dove i punti scivolano l'uno contro l'altro. Usa un lubrificante delicato, come WD-40, grasso per auto o un prodotto simile per mantenere i punti di contatto tra le parti mobili dell'auto ben oliati in modo che l'auto "giri" nel modo più fluido possibile.
Molte guide alla costruzione di auto trappole per topi identificano l'asse come la principale fonte di attrito su un'auto trappola per topi. Per ridurre al minimo l'attrito dell'asse, strofinare o spruzzare un po' di lubrificante su ciascun asse nel punto in cui incontra il telaio, quindi, se possibile, farlo lavorare nel punto di contatto facendo scorrere le ruote avanti e indietro
Passaggio 4. Se ti è permesso, usa la trappola per topi più potente possibile
La maggior parte delle volte, per le assegnazioni di auto trappole per topi, a tutti gli studenti verrà richiesto di utilizzare la stessa dimensione di trappola per topi in modo che i progetti di auto di tutti abbiano la stessa quantità di potenza. Tuttavia, se non hai questa restrizione, sentiti libero di usare la trappola per topi più potente che puoi trovare! Le trappole più grandi come le trappole per topi forniscono molta più potenza rispetto alle trappole per topi di base, ma richiedono anche costruzioni più robuste o possono rompere l'auto quando sono sospese, quindi potrebbe essere necessario rinforzare il telaio e/o gli assi per adattarsi.
Tieni presente che le trappole per topi e altre grandi trappole per roditori possono facilmente rompere le dita, quindi maneggia le trappole armate con estrema cautela, anche quando sei sicuro che la trappola sia montata fino al tuo asse e non dovrebbe essere in grado di chiudersi liberamente
Suggerimenti
- Se la corda è appena avvolta attorno all'asse, l'auto potrebbe a malapena muoversi. L'aggiunta di un mozzo di trasmissione più grande può migliorare la potenza di trazione. In alcune immagini è presente un pneumatico in gomma sull'asse, questo funge da "ingranaggio" e riduce lo slittamento delle corde.
- Usa la leva più lunga disponibile per estendere il braccio della trappola per topi il più possibile. La punta percorre una distanza maggiore consentendo di riprodurre più giri della corda. Per la leva è stata utilizzata un'antenna di un boom-box rotto. Qualsiasi cosa lunga, leggera e non troppo flessibile funzionerà per la leva.
- Ridurre l'attrito sull'asse riducendo al minimo la superficie del supporto a contatto con l'asse motore. un supporto dell'asse di acciaio sottile ha meno attrito di un foro praticato attraverso un blocco di legno.
- Ridurre lo shock usando un po' di spugna come formaggio simulato. Questo impedisce all'auto di saltare così tanto quando il braccio della leva si abbassa.
- L'allineamento degli assi e dei supporti è fondamentale per ridurre l'attrito e aumentare le prestazioni.
- Riduci l'attrito applicando Molykote®, un lubrificante in polvere a base di bisolfuro di molibdeno agli assi, alle ruote e alla molla della trappola per topi.
- Porta con te un CD e l'asse al negozio di ferramenta se acquisti una rondella. Questo può aiutarti a ottenere la taglia giusta la prima volta.
- Puoi vedere molti diversi sforzi degli studenti sul sito web Mouse Trap Car Challenge.
- Aumenta l'attrito cerando la corda con la cera per candele. Incerandolo, la corda ha una migliore trazione sull'asse.
- Aumenta l'attrito dove è necessario usando uno pneumatico di gomma o del nastro adesivo attorno all'asse in cui è avvolta la corda. La corda dovrebbe girare l'asse e non scivolare.
- Ridurre la massa utilizzando un semplice bastoncino luminoso per la sezione del corpo. Riducendo la massa si riduce anche l'attrito ai supporti dell'assale.
- È utile assicurarsi che l'asse non rimbombi, altrimenti si sposterà a sinistra ea destra.
- Usa la minor massa possibile sull'auto pur mantenendola abbastanza grande da poter essere spostata.
Cose da considerare
- Rapporto ruota-asse: Per la distanza, utilizzare ruote grandi e un asse piccolo. Pensa alla ruota posteriore di una bicicletta; un piccolo ingranaggio motore e una ruota grande.
- Inerzia: Quanta energia ci vuole per avviare la tua auto? Un'auto più leggera richiede meno. Riduci la massa del tuo veicolo per la migliore distanza.
- Tasso di rilascio di energia: Se l'energia viene rilasciata lentamente, la potenza viene utilizzata in modo più efficiente e l'auto viaggerà ulteriormente. Un modo per rallentare questo rilascio è allungare il braccio della leva. Un braccio più lungo percorre una distanza maggiore e consente più avvolgimenti di corda attorno all'asse. L'auto andrà lontano, ma più lentamente.
- Attrito: Ridurre al minimo l'attrito sull'asse riducendo al minimo la superficie di contatto. In questo esempio è stata utilizzata una staffa di acciaio sottile. Inizialmente, un foro praticato attraverso un blocco di legno è stato utilizzato per tenere l'asse. Questo è stato abbandonato perché la maggiore superficie fa sì che l'auto utilizzi l'energia per superare l'attrito piuttosto che viaggiare in avanti.
- Trazione: Questo è ciò che chiami attrito quando viene utilizzato a tuo vantaggio. L'attrito dovrebbe essere massimizzato dove necessario (dove la corda si avvolge attorno all'asse e dove le ruote toccano il pavimento). La corda o le ruote che scivolano equivalgono allo spreco di energia.
Avvertenze
- Le trappole per topi sono pericolose. Potresti romperti un dito. Usa la supervisione di un adulto. Potresti ferirti e puoi dividere la trappola!
- C'è un limite alla quantità di energia disponibile; la forza della primavera. L'auto mostrata è vicina al massimo. Se il braccio della leva fosse più lungo o le ruote fossero più grandi, l'auto non si muoverebbe affatto! In questo caso, il rilascio di energia può essere "sintonizzato" spingendo alcune antenne (accorciare la leva).
- Fai attenzione quando maneggi strumenti, tagli di legno o qualsiasi materiale dannoso. Dovresti sempre avere adulto supervisione durante il lavoro.
