Ihr Lehrer für Naturwissenschaften gibt Ihnen also eine Klassenaufgabe zum Bau eines „Mausfallenautos“, das heißt, ein kleines Fahrzeug zu bauen und zu entwerfen, das Energie aus der Schnappbewegung einer Mausefalle erhält, damit sich das Auto so weit wie möglich bewegen kann. Wenn Sie Ihre Mitschüler übertreffen wollen, müssen Sie Ihr Auto so effizient wie möglich machen, damit es die weiteste Strecke zurücklegt. Mit der richtigen Herangehensweise können Sie mit einfachen Werkzeugen zu Hause detaillierte Autodesigns zeichnen, um die maximale Entfernung zu erreichen.
Schritt
Methode 1 von 3: Optimieren Sie Ihre Fahrzeugräder
Schritt 1. Verwenden Sie ein großes Hinterrad
Große Räder haben eine größere Rotationsträgheit als kleine Räder. In der Praxis wird es für sie schwieriger, anzuhalten, sobald sich die Räder zu drehen beginnen. Somit sind die größeren Räder perfekt für Distanz-Contests - theoretisch beschleunigen sie langsamer als die kleineren Räder, drehen aber länger und legen längere Distanzen zurück. Platzieren Sie also für maximalen Freiraum das sehr große Rad auf der Lenkachse (dort ist die Mausefalle befestigt, die normalerweise hinten ist).
Das Vorderrad spielt keine Rolle – es kann groß oder klein sein. Damit es wie ein Rennwagen aussieht, können Sie die großen Räder hinten und die kleineren vorne anbringen
Schritt 2. Verwenden Sie ein dünnes und leichtes Rad
Belasten Sie die Räder nicht - unnötige Lasten werden das Auto definitiv verlangsamen oder Reibung verursachen. Außerdem können sich breite Räder durch den Luftwiderstand negativ auf das Abschleppen auswirken. Daher ist es besser, die dünnsten und leichtesten Räder für das Auto zu verwenden.
- Alte CDs oder DVDs eignen sich dafür gut – groß, dünn und sehr leicht. Aus Kompatibilitätsgründen können Rohrstopfen verwendet werden, um das Loch in der Mitte der CD zu verkleinern (passend zur Achse).
- Wenn Sie Vinyl-Schallplatten haben, können Sie diese auch verwenden, obwohl sie für eine sehr kleine Mausefalle möglicherweise zu schwer sind.
Schritt 3. Verwenden Sie eine kleine Hinterachse
Angenommen, Ihr Auto ist ein Auto, das auf Hinterrädern angewiesen ist. Jedes Mal, wenn sich die Hinterachse dreht, dreht sich auch das Hinterrad. Wenn die Hinterachse sehr dünn ist, kann sich Ihr Mausefallenauto über die gleiche Distanz schneller bewegen, als wenn die Hinterachse breiter wäre. Wenn sich das Hinterrad mehr dreht, wird auch die zurückgelegte Strecke größer. Es ist also durchaus sinnvoll, die Achse aus dünnstem Material herzustellen, aber dennoch dem Gewicht von Rahmen und Laufrädern standzuhalten.
Kleine Dübel sind eine ziemlich gute Wahl und sind leicht zu bekommen. Wenn Sie Metallstangen haben, ist das noch besser - wenn sie geschmiert sind, reiben sie normalerweise nicht so leicht
Schritt 4. Schaffen Sie Traktion, indem Sie dem Rad Kanten hinzufügen
Wenn das Rad rutscht, während die Falle schnappt, wird Energie verschwendet – die Mausefalle arbeitet, um das Rad zum Drehen zu bringen. Durch Schleudern erreicht Ihr Auto jedoch nicht die gewünschte Distanz. Daher verringert das Hinzufügen eines reibungsinduzierenden Materials am Hinterrad die Rutschgefahr. Um nicht zu viel zu belasten, verwenden Sie so viel Induktionsmaterial wie nötig, um ein wenig Halt zu geben, und nicht mehr. Diese Zutaten sind:
- Elektrischer Kleber
- Gummi
- Der geplatzte Gummiballon
- Darüber hinaus verringert das Anbringen von Schleifpapier unter den Rädern zu Beginn der Bewegung die Rutschgefahr, wenn sich das Auto in Bewegung setzt (d. h. wenn die Rutschgefahr häufig auftritt).
Methode 2 von 3: Anpassen des Fahrzeugrahmens
Schritt 1. Machen Sie den Rahmen so leicht wie möglich
Am wichtigsten ist, dass Ihr Auto leicht sein sollte. Je weniger Masse Ihr Auto hat, desto besser - jedes Gramm oder Milligramm, das Sie aus dem Rahmen Ihres Autos entfernen können, wird Ihr Auto immer weiter bringen. Versuchen Sie, kein anderes Rahmenmaterial hinzuzufügen als das, was für die vorhandene Mausefalle und Achse erforderlich ist. Wenn Sie ein Teil sehen, das nicht funktioniert, versuchen Sie, es zu entfernen, oder schlagen Sie, wenn möglich, mit einem Bohrer ein Loch hinein, um das Gewicht zu reduzieren. Sie können auch das leichteste Material für den Fahrzeugrahmen verwenden. Geeignete Materialien sind:
- Balsaholz
- Hartplastikplatte
- Dünne und leichte Metallplatte (Aluminium, Zinkdachmaterial usw.)
- Bauspielzeug (K'NEX, Lego, etc.)
Schritt 2. Machen Sie einen langen und kleinen Rahmen
Idealerweise sollte das Auto eine aerodynamische Form haben – das heißt, das Auto hat die geringste Oberfläche an dem Teil, gegen das es fährt. Wie ein Pfeil, ein Langboot, ein Flugzeug oder ein Speer hat ein auf maximale Effizienz ausgelegtes Fahrzeug immer eine lange, dünne Form, um die Reibung gegen den Luftwiderstand zu minimieren. Für ein Mausefallenauto müssen Sie den Autorahmen klein bauen (obwohl es schwierig sein wird, einen kleineren Rahmen als die Mausefalle selbst zu bauen) sowie vertikal schlank.
Denken Sie daran, dass Sie versuchen sollten, das Profil Ihres Autos so schlank und klein wie möglich zu gestalten, um das Rutschen zu minimieren. Versuchen Sie, Ihr Auto auf den Boden zu stellen und von vorne auf Ihr Auto zu schauen, um eine klarere Sicht auf die großen Teile des Autos zu erhalten
Schritt 3. Verwenden Sie nach Möglichkeit Kleber anstelle von Nägeln
Trage nach Möglichkeit Klebstoff auf das Design deines Autos auf, anstatt Nägel, Klebestifte oder andere schwere Gegenstände zu verwenden. Zum Beispiel brauchst du nur eine kleine Menge Kleber, um die Mausefalle an den Rahmen zu kleben. Im Allgemeinen funktioniert Kleber genauso gut wie Nägel, während Nägel ihn unnötig belasten.
Ein weiterer Vorteil von Kleber ist, dass er den Windwiderstand des Fahrzeugs normalerweise nicht beeinflusst. Wenn die Nagelspitze in der Zwischenzeit aus dem Autorahmen herausspringt, hat dies einen geringfügigen Effekt
Schritt 4. Denken Sie immer an die strukturelle Integrität des Autorahmens
Der einzige limitierende Faktor bei der Herstellung eines leichten und dünnen Autorahmens ist seine Zerbrechlichkeit - wenn der Rahmen zu leicht ist, wird der Rahmen so spröde, dass ein Schnappen von einer Mausefalle das Auto beschädigt. Die Genauigkeit der Ausgleichseffizienz zum Erreichen der maximalen Distanz mit der Stabilisierung des Autos wird ziemlich schwierig sein. Haben Sie jedoch keine Angst zu experimentieren. Die Mausefalle selbst geht selten kaputt, solange du also genügend Rahmenmaterial hast, hast du die Freiheit, Fehler zu machen.
Wenn Sie ein sehr zerbrechliches Material wie Balsaholz verwenden und Probleme beim Zusammenfügen des Rahmens haben, sollten Sie die Unterseite des Rahmens mit einem stärkeren Material wie Metall oder Kunststoff versehen. Auf diese Weise haben Sie die strukturelle Festigkeit des Autos erhöht sowie die Änderungen des Luftwiderstands und des Gewichts minimiert
Methode 3 von 3: Maximierung der Autoleistung
Schritt 1. Geben Sie Ihrer Mausefalle einen langen „Arm“, um ihre Hebelwirkung zu erhöhen
Die meisten Mausefallen-Autos funktionieren wie folgt: Die Mausefalle wird „aufgestellt“, ein an der Falle befestigtes Seil wird vorsichtig um eine der Achsen des Rades gewickelt, und wenn das Gerät einrastet, sendet der schwimmende Fallenarm Kraft auf die Achse die Räder zu drehen. Da der Fangarm recht kurz ist, zieht ein nicht sorgfältig konstruiertes Auto zu schnell am Seil, wodurch die Räder durchrutschen und an Leistung verlieren. Um einen langsameren, festeren Zug zu erzielen, versuche, ein langes Eisen am Arm zu befestigen, das als Hebel fungiert, und versuche dann, das Ende des Seils an das Eisen zu binden, anstatt es am Arm zu binden.
Verwenden Sie das richtige Material als Hebel. Der Hebel darf sich durch die Seilspannung überhaupt nicht verbiegen - dabei geht Kraft verloren. Viele Guides empfehlen eine stabilere Balsakonstruktion oder Balsastützen mit zusätzlichem Eisen für einen stabilen, aber leichten Hebel
Schritt 2. Platzieren Sie die Falle so weit wie möglich
Angenommen, die Falle wird das Hinterrad drehen. Sie möchten, dass sich die Mausefalle vom Rahmen entfernt befindet, damit sie die Vorderräder nicht berührt. Je weiter der Abstand zwischen der Falle und dem Rad ist, desto besser - je länger der Abstand bedeutet, dass Sie mehr Seil um die Achse rollen können, um einen langsameren Zug und mehr Kraft zu erzielen.
Schritt 3. Sorgen Sie für minimale Reibung an den beweglichen Teilen des Autos
Für maximale Entfernung möchten Sie fast 100 % der Leistung Ihrer Mausefalle nutzen. Dies bedeutet, dass Sie die "Reibung" auf den Oberflächen der gegeneinander gleitenden Autos reduzieren müssen. Verwenden Sie ein sanftes Schmiermittel wie WD 40, Autofett oder ähnliche Produkte, um die Kontaktstellen zwischen den beweglichen Teilen des Autos zu schmieren, damit das Auto so reibungslos wie möglich „läuft“.
Viele Handbücher zur Herstellung von Mausefallenautos identifizieren die Achse als die Hauptreibungsquelle in Mausefallenautos. Um die Achsreibung zu minimieren, eine kleine Menge Schmiermittel auf jede am Rahmen befestigte Achse auftragen oder aufsprühen. Testen Sie dann, wenn möglich, die gemeinsame Masse, indem Sie die Räder hin und her rollen
Schritt 4. Verwenden Sie die stärkste Mausefalle
Um ein Mausefallen-Auto zu bauen, müssen alle Schüler meistens eine Mausefalle der gleichen Größe verwenden, damit jedes Auto die gleiche Leistung hat. Verwenden Sie jedoch, falls erlaubt, Fallen, die mehr Kraft haben als normale Fallen! Größere Fallen, wie z. B. eine Mausefalle in der Kanalisation, bieten mehr Kraft als eine normale Mausefalle. Diese Falle erfordert aber auch eine stabilere Rahmenkonstruktion. Andernfalls kann diese Falle das Auto beim Schleudern zerstören. Sie müssen den Rahmen und die Achse Ihres Autos entsprechend verstärken.
Denken Sie daran, dass Abwasserfallen und andere große Nagetierfallen Finger brechen können. Seien Sie also vorsichtig, auch wenn Sie sicher sind, dass die Falle bereits an der Achse befestigt ist und nicht leicht einrastet
Tipps
- Wenn das Seil um die Achse gewickelt ist, kann es für das Auto schwierig sein, sich zu bewegen. Das Hinzufügen eines großen Lenkers am Lenkrad kann die Traktion erhöhen. Auf einigen Bildern befindet sich auf der Achse eine Gummispule, die als „Getriebe“fungiert und das Rutschen des Seils reduziert.
- Verwenden Sie den längeren Hebel, um den Mausefallenarm so weit wie möglich auszufahren. Das Ende, das eine längere Strecke zurücklegt, erleichtert die Arbeit der Seilspule auf dem Rad. Die Antenne eines beschädigten Radios kann als Hebel verwendet werden. Alles, was lang, leicht und wenig flexibel ist, kann als Hebel verwendet werden.
- Reduzieren Sie die Reibung an der Achse, indem Sie die Auflagefläche in Kontakt mit der Lenkachse minimieren. Achsstützen aus dünnem Stahl haben weniger Reibung als in Holzblöcke gebohrte Löcher.
- Reduzieren Sie den Schock, indem Sie einen kleinen Schwamm verwenden, der wie ein Käseköder wirkt. Dadurch wird der Sprung des Fahrzeugs verringert, wenn der Hebelarm schnappt.
- Die Einstellung von Achslinien und Lagern ist wichtig, um die Reibung zu reduzieren und die Leistung zu verbessern.
- Reduzieren Sie die Reibung, indem Sie Molykote®, ein pulverförmiges Schmiermittel auf Basis von Molybdändisulfid, auf Achsen, Räder und Mausefallenfedern auftragen.
- Bringen Sie die CD und die Achse zum Baumarkt, wenn Sie Stopper kaufen. Es "kann" helfen, die Größe beim ersten Mal richtig zu machen.
Sie können die Bemühungen der Schüler auf der Website der Mouse Trap Car Challenge einsehen.
- Erhöhen Sie die Reibung, indem Sie das Seil mit einer leichten Kerze wachsen. Durch die Bereitstellung von Wachs hat das Seil einen besseren Zug an der Achse.
- Erhöhen Sie bei Bedarf die Reibung, indem Sie Gummi oder Klebeband verwenden oder Klebstoff um die Achse auftragen, auf der das Seil aufgewickelt ist. Das Seil dreht die Achse und rutscht nicht.
- Reduzieren Sie die Masse, indem Sie Leuchtstäbe für die Körperteile des Mobi verwenden. Durch die Reduzierung der Masse wird auch die Reibung an den Achsträgern verringert.
Sachen zu wissen
- Rad-Achs-Verhältnis: Verwenden Sie für die Distanz ein großes Rad und eine kleine Achse. Stellen Sie sich das Hinterrad eines Fahrrads vor; Kleine Zahnräder und große Räder.
- Trägheit: Wie viel Strom braucht das Auto? Leichtere Autos benötigen weniger Strom. Senken Sie die Masse Ihres Fahrzeugs für die beste Distanz.
- Energiefreisetzungsrate: Wenn Energie langsam freigesetzt wird, wird die Energie effizienter genutzt und das Auto fährt weiter. Eine Möglichkeit, diese Freigabe zu verlangsamen, besteht darin, den Hebelarm zu verlängern. Der längere Arm fährt weiter und lässt mehr Platz für die Seilrolle um die Achse. Das Auto fährt weiter, aber langsamer.
- Reibung: Minimieren Sie die Reibung an der Achse, indem Sie die Kontaktfläche minimieren. Als Beispiel dienen Halterungen aus dünnem Stahl. Zunächst wird ein Loch in den Holzblock gebohrt, der zur Aufnahme der Achse dient. Dann verbraucht das Auto aufgrund der größeren Oberfläche Energie, um Reibung zu bewältigen, anstatt sich zu bewegen.
- ziehen: Dies wird als Reibung bezeichnet, wenn sie als Vorteil verwendet wird. Die Reibung sollte dort maximiert werden, wo sie benötigt wird (wo das Seil um die Achse gewickelt ist und das Rad auf den Boden trifft). Rutschende Seile oder Räder verschwenden Kraft.
Warnung
- Die verfügbare Leistung ist begrenzt; dh Leistung pro. Das abgebildete Auto ist bereits ein Beispiel, das nahezu maximale Effizienz erreicht. Wenn die Hebel länger oder die Räder größer wären, würde sich das Auto „gar nicht bewegen!“In diesem Fall kann die freigesetzte Leistung „gedreht“werden, indem die Antenne nach innen gedrückt wird (Hebel kürzen).
- Mausefallen sind ziemlich gefährlich. Du kannst dir den Finger brechen. Bitten Sie einen Erwachsenen um Hilfe. Sie können verletzt werden und Sie können auch Fallen zerbrechen!
- Seien Sie vorsichtig beim Umgang mit Werkzeugen, beim Holzhacken oder beim Umgang mit Gefahrstoffen. Bei der Arbeit sollten Sie immer einen Erwachsenen um Hilfe bitten.
