Så din naturvetenskapslärare har gett din klass det klassiska uppdraget "musfångarbil": att göra, designa och bygga ett litet fordon som drivs av en musfångars snäppverkan för att få din bil att resa så långt som möjligt. Om du vill komma ut framför alla andra elever i din klass måste du göra din bil så effektiv som möjligt så att du kan klämma ut varenda tum från din "bil". Med rätt tillvägagångssätt är det möjligt att effektivisera din bils design för maximalt avstånd med endast vanliga hemmaterial. Du kan också köpa ett musfångarsats från vilken hantverksbutik som helst och hoppa över att det fungerar.
Steg
Metod 1 av 3: Optimera dina hjul
Steg 1. Använd stora bakhjul
Stora hjul har större rotationströghet än små hjul. I praktiken betyder det att när de börjar rulla är det svårare att sluta rulla. Detta gör stora hjul perfekta för distansbaserade tävlingar - teoretiskt kommer de att accelerera mindre snabbt än mindre hjul, men de kommer att rulla mycket längre och de kommer att resa en större sträcka totalt sett. Så, för maximalt avstånd, gör hjulen på drivaxeln (den som musfällan är bunden till, som vanligtvis är den bakre) mycket stora.
Framhjulet är lite mindre viktigt - det kan vara stort eller litet. För en klassisk dragracer -look vill du ha stora hjul bak och mindre fram
Steg 2. Använd tunna, lätta hjul
Tunnare hjul har mindre friktion och kan gå längre om avståndet är vad du vill eller behöver med din musfångare. Det är också viktigt att ta hänsyn till själva hjulens vikt - all onödig vikt kommer i slutändan att sakta ner din bil eller leda till ökad friktion. Dessutom är det värt att notera att breda hjul till och med kan ha en liten negativ effekt på bilens dragkraft på grund av luftmotstånd. Av dessa skäl vill du använda de tunnaste, lättaste fälgarna för din bil.
- Gamla CD -skivor eller DVD -skivor fungerar ganska bra för detta ändamål - de är stora, tunna och extremt lätta. I detta fall kan en VVS -bricka användas för att minska hålstorleken i mitten av CD -skivan (för att passa axeln bättre).
- Om du har tillgång till gammal vinyl fungerar dessa också extremt bra, även om de kan vara för tunga för de minsta musfällorna.
Steg 3. Använd en smal bakaxel
Förutsatt att din bil är en bakhjulsdriven bil, varje gång din bakaxel svänger, svänger bakhjulen. Om din bakaxel är extremt smal kommer din musfångarbil att kunna vända den fler gånger för samma stränglängd än om den var bredare. Detta innebär att du vrider dina bakhjul fler gånger, vilket betyder större avstånd! Av denna anledning är det en klok idé att göra din axel av det tunnaste materialet som fortfarande kan stödja ramen och hjulens vikt.
Smala träpinnar är ett bra, lättillgängligt val här. Om du har tillgång till tunna metallstavar är dessa ännu bättre - när de smörjs har de vanligtvis mindre friktion
Steg 4. Skapa dragkraft genom att ge kanterna på friktionen på hjulen
Om hjulen glider mot marken när fällan är fjädrad, slösas energi bort - musfällan fungerar för att få hjulen att svänga, men du får inget extra avstånd. Om detta händer med din bil, kan ett tillägg av ett friktionsinducerande material till bakhjulen minska deras glidning. För att hålla dina viktkrav nere, använd bara så mycket som behövs för att ge hjulspetsarna lite grepp och inget extra. Några lämpliga material är:
- Eltejp
- Gummiband
- Poppat ballonggummi
- Att placera en sandpapper under bakhjulen vid startlinjen kan dessutom minska halka när bilen börjar röra sig (när det är mest troligt).
Metod 2 av 3: Anpassa din ram
Steg 1. Bygg den lättaste ramen som möjligt
Framför allt ska din bil vara lätt. Ju mindre bilens massa desto bättre - varje gram eller milligram du kan raka av din bils ram är lite längre din musfälla kommer att kunna skjuta din bil. Försök att inte ha något extra rammaterial utöver vad som är nödvändigt för att hålla din musfälla och hjulaxlarna på plats. Om du ser bortkastat utrymme på din ram, försök ta bort den, eller, om detta är omöjligt, gör hål i den med en borr för att få ner vikten. Du vill också använda det lättaste materialet för din ram. Här är bara några lämpliga:
- Balsaträ
- Hårdplastark
- Tunna, lätta metallplåtar (aluminium/tenn takmaterial, etc.)
- Byggleksaker (K'NEX, Legos, etc.)
Steg 2. Gör ramen lång och smal
Helst vill du att din bil ska formas aerodynamiskt - det vill säga så att den presenterar minsta möjliga ytarea i den riktning den ska färdas. Precis som en pil, en långbåt, ett flygplan eller ett spjut, kommer ett fordon som är utformat med maximal effektivitet i åtanke nästan alltid att ha en lång, smal form för att minimera motståndet från luftmotstånd. För din musfångarbil betyder detta att din ram blir både smal (även om det blir svårt att få din ram smalare än själva musfällan) och vertikalt smal.
Kom ihåg att för att minimera drag försöker du ge din bil den smalaste, minsta profil. Försök att gå ner på marken och titta på din bil framifrån för att upptäcka delar av ramen som gör din bils profil onödigt stor
Steg 3. Använd lim istället för spik när det är möjligt
Var du än kan, försök att använda lim i din bils design, snarare än spikar, stift eller andra tyngre lösningar. Till exempel behöver du bara använda några få små fläckar lim för att fästa din musfälla på ramen. I allmänhet håller limmet lika bra som naglar, vilket kan lägga till onödig vikt. Använd superlim, inte skollim, det håller inte lika bra.
En annan fördel med lim är att det vanligtvis inte bör påverka din bils luftmotstånd. Å andra sidan, om endera änden av en spik sticker ut ur din ram, kan det ha en mindre effekt
Steg 4. Tänk på din rams strukturella integritet
Den enda begränsande faktorn när det gäller hur lätt och mager du kan göra din musfångarbils ram är dess bräcklighet - om den är för lätt kan den bli så ömtålig att fjädringen av musfällan bryter sönder bilen. Den känsliga balansen mellan att nå maximalt avstånd och göra din bil instabil kan vara ganska knepigt att få rätt, men var inte rädd för att experimentera. Det är osannolikt att musfällan i sig kommer att gå sönder, så så länge du har extra rammaterial har du friheten att göra misstag.
Om du använder ett extra skört material som balsaträ och du har svårt att få din ram att hålla ihop, överväg att lägga till en liten remsa av ett kraftigare material som metall eller plast på undersidan av ramen. Genom att göra detta ökar bilens strukturella styrka samtidigt som ändringen av dess luftmotstånd och vikt minimeras
Metod 3 av 3: Maximera din kraft
Steg 1. Ge din fälla en lång "arm" för att öka dess hävstångseffekt
De flesta musfällfällsbilar fungerar enligt följande: musfällan är "inställd", ett snöre som är knutet till musfällans arm lindas försiktigt runt en av hjulaxlarna, och när fällan är fjädrad överför fällans svängarm sin energi till axeln för att vrida hjulen. Eftersom fällarmen är ganska kort, om bilen inte är noggrant konstruerad, kan den dra i snöret för snabbt, vilket får hjulen att glida och energi går förlorad. För en långsammare, stadigare dragning, försök att fästa en lång stolpe på armen för att fungera som en hävstång, sedan binda änden av strängen till detta, bättre än på själva armen
Det är viktigt att använda rätt material för din spak. Spaken borde inte böjas alls under strängens spänning - detta representerar bortkastad energi. Många guider rekommenderar robusta balsakonstruktioner eller balsa förstärkta med metall för att ge en robust men lätt spak
Steg 2. Placera fällan så långt fram som möjligt
Om du antar att din fälla kommer att vrida bakhjulen, vill du att din bils musfälla ska ligga långt fram på ramen som den kan vara utan att röra framhjulen. Ju längre avstånd mellan fällan och hjulen, desto bättre - mer avstånd betyder att du kommer att kunna slinga mer snöre runt axeln för bara lite extra långsam och stadig dragkraft.
Steg 3. Säkerställ minimal friktion på dina rörliga delar
För maximalt avstånd vill du använda så nära 100% av musfångarens kraft som möjligt. Detta innebär att friktionen minskar på ytorna på din bil där punkter glider mot varandra. Använd ett milt smörjmedel, som WD-40, autofett eller en liknande produkt för att hålla kontaktpunkterna mellan bilens rörliga delar väloljade så att bilen "går" så smidigt som möjligt.
Många vägledare för musfångsbyggnader identifierar axeln som den främsta friktionskällan på en musfångarbil. För att minimera axelns friktion, gnugga eller spraya lite smörjmedel på varje axel där den möter ramen, arbeta sedan om möjligt in den i kontaktpunkten genom att skjuta hjulen fram och tillbaka
Steg 4. Om du får det, använd den mest kraftfulla musfällan
Oftast, för musfångarbilsuppgifter, kommer alla elever att behöva använda samma storlek på musfälla så att alla bildesigner har samma makt. Men om du inte har denna begränsning, använd gärna den mest kraftfulla musfällan du kan hitta! Större fällor som råttfällor ger mycket mer kraft än grundläggande musfällor, men de kräver också kraftigare konstruktioner eller så kan de bryta isär bilen när de är fjädrade, så du kan behöva förstärka din ram och/eller axlar för att rymma.
Tänk på att råttfällor och andra stora gnagarfällor lätt kan bryta fingrar, så hantera väpnade fällor med största försiktighet, även när du är säker på att fällan är riggad upp till din axel och inte bör kunna stängas fritt
Tips
- Om snöret bara lindas runt axeln kan bilen knappt röra sig. Att lägga till ett större drivnav kan förbättra dragkraften. På vissa bilder finns det ett gummidäck på axeln, detta fungerar som en "växel" och minskar strängglidning.
- Använd den längsta spaken som finns tillgänglig för att förlänga musfångarmen så långt som möjligt. Spetsen passerar ett större avstånd så att fler hjulomslag kan spela ut. En antenn från en trasig bomlåda användes för spaken. Allt långt, lätt och inte alltför flexibelt fungerar för spaken.
- Minska friktionen på axeln genom att minimera ytan på stödet som kommer i kontakt med drivaxeln. ett axelstöd av tunt stål har mindre friktion än ett hål som borrats genom en träkloss.
- Minska chocken genom att använda lite svamp som simulerad ost. Detta hindrar bilen från att hoppa så mycket när hävstångsarmen slår ner.
- Axlarnas och fästenas inriktning är avgörande för minskad friktion och ökad prestanda.
- Minska friktionen genom att applicera Molykote®, ett molybden -disulfidbaserat pulveriserat smörjmedel på axlarna, hjulen och musfällfällan.
- Ta med dig en CD och axeln till järnaffären om du köper en tvättmaskin. Detta kan hjälpa dig att få rätt storlek första gången.
- Du kan se många olika elevinsatser på Mouse Trap Car Challenge -webbplatsen.
- Öka friktionen genom att vaxa strängen med ljusvax. Genom att vaxa den har strängen ett bättre drag på axeln.
- Öka friktionen där det behövs genom att använda ett gummidäck eller tejp runt axeln där snöret är lindat. Strängen ska vrida axeln och inte glida.
- Minska massan genom att använda en enkel ljuspinne för kroppssektionen. Att minska massan minskar också friktionen vid axelstöden.
- Det är användbart att se till att din axel inte mullrar runt, annars flyttar den åt vänster och höger.
- Använd så lite massa på bilen som möjligt samtidigt som du gör den tillräckligt stor för att röra sig.
Saker att tänka på
- Förhållande mellan hjul och axel: För avstånd, använd stora hjul och en liten axel. Tänk på bakhjulet på en cykel; ett litet drivhjul och ett stort hjul.
- Tröghet: Hur mycket energi tar det för att få igång din bil? En lättare bil kräver mindre. Sänk fordonets massa för bästa avstånd.
- Frekvens för energiutsläpp: Om energin släpps långsamt, används kraften mer effektivt och bilen kommer att färdas längre. Ett sätt att sakta ner denna frigöring är att förlänga spaken. En längre arm färdas ett större avstånd och tillåter fler strängar runt axeln. Bilen kommer att gå långt, men långsammare.
- Friktion: Minimera friktionen på axeln genom att minimera kontaktytan. En tunn stålfäste användes i detta exempel. Först användes ett hål borrat genom en träkloss för att hålla axeln. Detta övergavs eftersom den större ytan gör att bilen använder energi för att övervinna friktion snarare än att resa framåt.
- Dragning: Detta är vad du kallar friktion när det används till din fördel. Friktionen bör maximeras vid behov (där strängen lindas runt axeln och där hjulen kommer i kontakt med golvet). Glidande sträng eller hjul är slöseri med energi.
Varningar
- Musfällor är farliga. Du kan bryta ett finger. Använd vuxenövervakning. Du kan bli skadad och du kan dela fällan!
- Det finns en gräns för mängden tillgänglig energi; vårens kraft. Bilen som visas är nära max. Om spakarmen var längre, eller hjulen var större, skulle bilen inte röra sig alls! I detta fall kan energisläppningen "ställas in" genom att trycka in antennerna en del (korta spaken).
- Var försiktig när du arbetar med verktyg, hugger trä eller skadliga material. Du borde alltid ha vuxen övervakning vid arbete.
