Content

• Per trepitjar
• Mètode 1 de 3: Optimitzar les rodes
• Mètode 2 de 3: ajusteu el xassís
• Mètode 3 de 3: maximitzar la potència
• Consells
• Coses a considerar
• Advertiments

Per tant, el professor de física us ha encarregat de fer un cotxe amb una "trampa per ratolins": creeu, dissenyeu i construïu un vehicle petit que funciona amb l'acció de molla d'una trampa per a ratolins per conduir-lo el més possible. Si voleu ser millors que els altres estudiants de la vostra classe, heu de fer que el vostre cotxe sigui el més eficient possible per treure cada 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. És possible que també pugueu comprar un kit d’aquest vehicle per estalviar-vos molts esforços.

Per trepitjar

Mètode 1 de 3: Optimitzar les rodes

1. Utilitzeu rodes posteriors més grans. Les rodes grans tenen una inèrcia de rotació més gran que les rodes petites. A la pràctica, això significa que un cop comencen a rodar, són més difícils d’aturar. Això fa que les rodes grans siguin perfectes per a competicions on la distància recorreguda és important: teòricament acceleraran menys ràpidament que les rodes més petites, però rodaran durant molt més temps i generalment cobriran una distància més gran. Per tant, per a la màxima distància, feu que les rodes connectades a l’eix motriu (aquella on està fixada la trampa per a ratolins, normalment la del darrere) siguin molt grans.
   • La roda davantera és una mica menys important, pot ser gran o petita. Per fer que el vostre vehicle sembli un clàssic pilot d’arrossegament, opteu per rodes posteriors grans i rodes davanteres més petites.
2. Utilitzeu rodes fines i lleugeres. Les rodes més primes signifiquen menys fricció i poden rodar més si la distància és la que voleu o necessiteu amb el vostre vehicle de ratolí. També és important tenir en compte el propi pes de les rodes: qualsevol pes que no sigui necessari al final frenarà el cotxe o provocarà friccions addicionals. A més, val a dir que les rodes amples poden tenir fins i tot un petit efecte negatiu sobre la resistència de l’aire del cotxe. Per aquests motius, voldreu utilitzar les rodes més fines i lleugeres disponibles per al vostre cotxe.
   • Els CD o DVD antics funcionen força bé amb aquest propòsit: són grans, prims i extremadament lleugers. En aquest cas, es pot utilitzar una rentadora per reduir el forat al centre del CD (per tal que l’eix s’ajusti millor).
   • Si teniu accés a un disc de vinil antic (per a un tocadiscs), també funcionen molt bé, tot i que poden ser massa pesats per a les trampes més petites del ratolí.
3. Utilitzeu un eix posterior estret. Suposant que serà un cotxe amb tracció posterior, les rodes posteriors giraran cada vegada que gireu l'eix posterior. Si el vostre eix posterior és extremadament petit, el cotxe de la ratolina podrà girar més vegades amb la mateixa longitud de corda que si fos més ample. Això es tradueix en girar les rodes posteriors més sovint, cosa que significa una distància més gran. Per això, és una idea sensata fer el vostre eix amb el material més prim disponible i que pugui suportar el pes del marc i de les rodes.
   • Les clavilles de fusta estreta són una bona opció fàcilment disponible aquí. Si teniu accés a barres de metall primes, aquestes són encara millors: quan es lubren, solen produir menys friccions.
4. Creeu tracció rugant les vores de les rodes. Si les rodes rellisquen a terra quan es tanca la trampa, es perd energia, la trampa per ratolins fa girar les rodes, però no s’obté una distància addicional. Si això passa amb el vostre cotxe, afegir matèria primera a les rodes posteriors pot millorar-ne la tracció. Per mantenir el pes baix, només utilitzeu tot el que sigui necessari per donar una mica d’adherència als extrems de les rodes i no més. Alguns materials adequats són:
   • Cinta elèctrica
   • Bandes de goma
   • Globus trencats
   • A més, un tros de paper de vidre sota les rodes posteriors a la línia de sortida pot reduir el derrapament si el cotxe comença a moure’s (quan és més probable que el lliscament es faci).

Mètode 2 de 3: ajusteu el xassís

1. Construeix el xassís 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 xassís del vostre cotxe el portarà una mica més enllà. No intenteu utilitzar material addicional per al xassís que no sigui el necessari per mantenir el parany del ratolí i els eixos de les rodes al seu lloc. Si veieu un espai malgastat, proveu d’eliminar-lo o, si és impossible, foradeu-hi un trepant elèctric per reduir el pes. També necessiteu el material més lleuger possible per al vostre xassís. Aquí hi ha alguns exemples que poden ser adequats:
   • Fusta de balsa
   • Plaques de plàstic dur
   • Làmines de metall primes i lleugeres (sostres d'alumini / estany, etc.)
   • Joguines de construcció (K’NEX, Lego, etc.)
2. Feu que el xassís sigui llarg i estret. L’ideal seria que el cotxe fos aerodinàmic, és a dir, que tingués una àrea el més reduïda possible en la direcció que recorrerà. Compareu-ho amb una fletxa, llanxa ràpida, avió o llança: un vehicle dissenyat pensant en la màxima eficiència gairebé sempre tindrà una forma esvelta i llarga per minimitzar l’arrossegament. Als efectes del vostre cotxe de ratolins, això vol dir que el vostre xassís ha de ser estret tant horitzontalment com verticalment (tot i que serà difícil fer que el xassís sigui més estret que la mateixa ratolí).
   • No oblideu minimitzar l’arrossegament donant al vostre cotxe el perfil més estret i petit possible. Poseu-vos a terra i mireu el vostre cotxe per davant per veure trossos del xassís que fan que el perfil del vostre cotxe sigui innecessàriament gran.
3. Utilitzeu cola en lloc d’ungles sempre que sigui possible. Sempre que sigui possible, intenteu utilitzar cola en el disseny del vostre cotxe, en lloc de claus, passadors o altres materials més pesats. Per exemple, només heu d’utilitzar uns petits punts de cola per fixar la trampa del ratolí al xassís. En general, la cola es manté igual que les ungles, cosa que pot afegir pes innecessari. Utilitzeu cola súper, no cola escolar, ja que aquesta última no quedarà molt bé.
   • Un altre avantatge de la cola és que normalment no afecta la resistència de l’aire del cotxe. D’altra banda, si qualsevol dels extrems d’un clau surt del xassís, llauna té un petit efecte.
4. Tingueu present la integritat estructural del vostre xassís. L’únic factor limitant pel que fa a la seva lleugeresa i esveltesa com pot fer que el xassís del vostre cotxe per ratolí sigui la seva fragilitat: si el cotxe és massa lleuger, pot arribar a ser tan fràgil que l’acció de tancar la trampa per ratolins pot trencar el cotxe. El delicat equilibri entre arribar a la màxima distància i fer que el cotxe sigui inestable pot ser bastant difícil d’encertar, però ser audaç d’experimentar. És probable que la trampa per ratolins no es trenqui mai, de manera que sempre que tingueu material de xassís addicional, podreu cometre errors.
   • Si feu servir un material més fràgil com la fusta de balsa i teniu problemes per mantenir el xassís unit, penseu a afegir una petita tira d’un material més resistent (com ara metall o plàstic) a la part inferior del xassís. Això augmenta la resistència estructural del cotxe i limita el canvi de resistència i pes de l’aire.

Mètode 3 de 3: maximitzar la potència

1. Doneu a la vostra ratolina un "braç" llarg per augmentar el palanquejament. La majoria dels cotxes de ratolins funcionen així: 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 el parany es tanca, el braç oscil·lant del parany transfereix la seva energia a l’eix per fer girar les rodes. Com que el braç de la drissa és bastant curt, si el cotxe no està construït amb cura, pot tirar del cinturó massa ràpidament, fent que les rodes rellisquin i malgastin energia. Per obtenir una estirada més lenta i estable, fixeu un pal llarg al braç per actuar com a palanca, i lligueu-hi l'extrem de la corda en lloc del braç mateix.
   • És important utilitzar el material correcte per a la palanca. El mànec no s’ha de doblegar en absolut sota la tensió de la corda; això significa que s’està malgastant energia. Molts manuals recomanen estructures de balsa resistents o balsa reforçada amb metall per obtenir un palanquejament ferm però lleuger.
2. Col·loqueu la trampa el més endavant possible. Suposant que la trampa condueix les rodes posteriors, col·loqueu la trampa del ratolí al xassís el més endavant possible, sense tocar les rodes davanteres. Com més gran sigui la distància entre la drissa i les rodes, millor; més distància significa que podeu embolicar més corda al voltant de l’eix per obtenir una xarxa una mica més poder de tracció lent i constant.
3. Assegureu-vos que hi hagi una fricció mínima a les parts mòbils. Per obtenir una distància màxima, voleu utilitzar el màxim de la potència del vostre ratolí. Això significa reduir el fricció a les superfícies del cotxe on els punts llisquen l'un contra l'altre. Utilitzeu un lubricant suau, com ara WD-40, oli per a màquines de cosir o un producte similar, per mantenir els punts de contacte entre les parts mòbils d’un cotxe ben greixades perquè el cotxe es “mogui” el més suaument possible.
   • Totes les descripcions dels edificis per a un cotxe de ratolí indiquen que l’eix és la font principal de fricció d’un vehicle d’aquest tipus. Per minimitzar la fricció a l'eix, fregar o ruixar una mica de lubricant a cada eix on es troba amb el xassís i, si és possible, introduir-lo al punt de contacte fent lliscar les rodes cap endavant i cap enrere.
4. Si podeu, utilitzeu la trampa del ratolí més potent possible. Normalment, tots els estudiants hauran d’utilitzar la mateixa trampa del ratolí per fer aquesta tasca, de manera que cada cotxe tingui la mateixa potència. Tot i això, si no teniu aquesta limitació, utilitzeu 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 trampes bàsiques per a ratolins, però també requereixen estructures més resistents i poden trencar el cotxe si es tanquen, de manera que és possible que hagueu de reforçar i ajustar el xassís i / o els eixos.
   • Tingueu en compte que les trampes per a rates i altres trampes de rosegadors grans poden trencar-vos els dits fàcilment, de manera que manipuleu les trampes que estan a la vora, fins i tot si esteu segur que la trampa està fixada al vostre eix i no es pot tancar lliurement.

Consells

• Reduïu la fricció a l’eix minimitzant l’àrea del suport que entra en contacte amb l’eix motriu. Un suport per als eixos prims d’acer té menys fricció que un forat foradat a través d’un tronc.
• Reduïu els cops col·locant un tros d’esponja a la zona del formatge. Això evita que el cotxe salti massa quan el braç de la palanca es doblega.
• L’alineació de l’eix i la suspensió és fonamental per reduir la fricció i millorar el rendiment.
• Si compreu una rentadora, porteu un CD i l’eix a la ferreteria. Això augmenta la possibilitat que obtingueu la mida adequada la primera vegada.
• Podeu veure molts projectes estudiantils diferents al lloc web "Mouse Trap Car Challenge".
• Augmenteu la fricció encerant la corda amb cera d’espelmes. En encerar-la, la corda té una millor tirada de l’eix.
• Augmenteu la fricció quan sigui necessari utilitzant una goma o 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 com a carrosseria. La reducció de la massa també redueix la fricció a les preses dels eixos.
• És útil assegurar-se que el seu eix no oscil·li o es mogui cap a l'esquerra i cap a la dreta.
• Utilitzeu la mínima massa possible al cotxe mentre el feu prou gran per moure’s.

Coses a considerar

• Relació roda / eix: Utilitzeu rodes grans i un eix petit per a la distància. Penseu en la roda posterior d’una bicicleta; una tracció petita i una roda gran.
• Lentitud: Quanta energia es necessita per engegar el cotxe? Un cotxe més lleuger necessita menys. Disminuïu la massa del vostre vehicle durant la distància més gran.
• Alliberament d’energia: Quan l’energia s’allibera lentament, l’energia s’utilitza de manera més eficient i el cotxe conduirà 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 crea més corda al voltant de l’eix. El cotxe continua, però més lent.
• Fricció: Minimitzeu la fricció a l’eix minimitzant l’àrea de contacte. En aquest exemple, s’utilitza un suport d’acer prim. Al principi, es feia un forat a través d’un tronc per contenir les cendres. Això es va ometre perquè l'augment de la superfície permet al cotxe utilitzar energia per superar la fricció en lloc de avançar.
• Tracció: Aquesta és una fricció que utilitzeu 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). Lliscar cordes o rodes equival a energia perduda.

Advertiments

• Hi ha un límit en la quantitat d’energia disponible: la força de la molla. El cotxe de la imatge s’acosta al màxim. Si el braç de la palanca hagués estat més llarg o les rodes fossin més grans, el cotxe ho faria no et moguis gens! En aquest cas, la producció d'energia es pot "sintonitzar" empenyent lleugerament les antenes (escurçant el mànec).
• Les trampes del ratolí són perilloses. Es podria trencar un dit. Sempre ha de supervisar un adult. Es podria ferir i la caiguda es podria trencar!
• Aneu amb compte amb les eines, serrant fusta o qualsevol material nociu. Assegureu-vos allà sempre la supervisió per a adults és quan es treballa en el projecte.