محتوا

• گام برداشتن
• روش 1 از 3: چرخ ها را بهینه کنید
• روش 2 از 3: شاسی را تنظیم کنید
• روش 3 از 3: قدرت را به حداکثر برسانید
• نکات
• مواردی که باید در نظر گرفت
• هشدارها

بنابراین معلم فیزیک به شما ماموریت داده است که از یک "تله موش" اتومبیل بسازید: وسیله نقلیه کوچکی را ایجاد کنید ، طراحی و طراحی کنید که با عملکرد فنر یک تله موش تأمین شود تا آنجا که ممکن است آن را هدایت کند. اگر می خواهید از سایر دانش آموزان کلاس خود بهتر باشید ، باید ماشین خود را تا حد ممکن کارآمد کنید تا بتوانید هر سانتی متر از "ماشین" خود را بیرون فشار دهید. با یک رویکرد مناسب ، می توانید طراحی ماشین خود را برای حداکثر مسافت فقط با استفاده از مواد معمول خانگی ساده کنید. همچنین ممکن است بتوانید کیت چنین وسیله نقلیه ای را بخرید تا در تلاش خود صرفه جویی کنید.

گام برداشتن

روش 1 از 3: چرخ ها را بهینه کنید

1. از چرخ های عقب بزرگتر استفاده کنید. چرخهای بزرگ دارای اینرسی چرخشی بیشتری نسبت به چرخهای کوچک هستند. در عمل ، این بدان معنی است که هنگامی که آنها شروع به غلتیدن می کنند ، متوقف کردن آنها دشوارتر است. این باعث می شود چرخ های بزرگ برای مسابقاتی که مسافت طی شده مهم است - از نظر تئوری سرعت کمتری نسبت به چرخ های کوچکتر دارند ، اما چرخش آنها برای مدت طولانی تری بیشتر خواهد بود و مسافت بیشتری را طی می کنند. بنابراین ، برای حداکثر مسافت ، چرخ های متصل به شافت محرک (آن را که تله موش متصل است ، معمولاً عقب) بسیار بزرگ کنید.
   • چرخ جلو از اهمیت کمی برخوردار است - می تواند بزرگ یا کوچک باشد. برای اینکه وسیله نقلیه خود را مانند یک مسابقه کشنده کلاسیک نشان دهید ، چرخ های بزرگ عقب و چرخ های جلو کوچکتر را انتخاب کنید.
2. از چرخ های سبک و باریک استفاده کنید. چرخ های نازک اصطکاک کمتری دارند و اگر مسافت مورد نظر شما با وسیله نقلیه تله موش باشد ، می توانند بیشتر بچرخند. در نظر گرفتن وزن چرخ ها نیز بسیار مهم است - هر وزنی که لازم نباشد در نهایت سرعت ماشین شما را کم می کند یا منجر به اصطکاک اضافی می شود. علاوه بر این ، لازم به ذکر است که چرخ های عریض حتی می توانند تأثیر منفی کمی بر مقاومت هوای خودرو داشته باشند. به همین دلایل ، شما می خواهید از باریک ترین و سبک ترین چرخ های موجود برای ماشین خود استفاده کنید.
   • سی دی یا دی وی دی های قدیمی برای این منظور بسیار خوب کار می کنند - بزرگ ، نازک و بسیار سبک هستند. در این حالت می توان از یک واشر برای کاهش سوراخ مرکز سی دی (برای بهتر قرار دادن محور) استفاده کرد.
   • اگر به یک رکورد وینیل قدیمی (برای یک صفحه چرخان) دسترسی دارید ، اینها نیز بسیار خوب کار می کنند ، اگرچه ممکن است برای کوچکترین تله های موش بسیار سنگین باشند.
3. از یک محور عقب باریک استفاده کنید. با فرض اینکه قرار باشد یک ماشین محرک عقب باشد ، هر زمان که محور عقب را بچرخانید چرخ های عقب می چرخند. اگر محور عقب شما بسیار کوچک باشد ، ماشین تله موش شما می تواند برای طول طناب برابر بیشتر از عرض آن ، بار بیشتری بچرخد. این به معنی چرخاندن چرخهای عقب شما در بیشتر مواقع است که به معنای فاصله بیشتر است! به همین دلیل ایده منطقی است که محور خود را از باریک ترین ماده موجود تهیه کنید و هنوز هم می تواند وزن قاب و چرخ ها را تحمل کند.
   • رولپلاک های چوبی باریک یک انتخاب خوب و آسان در دسترس در اینجا هستند. اگر به میله های نازک فلزی دسترسی دارید ، اینها حتی بهتر هستند - در صورت روغن کاری ، معمولاً اصطکاک کمتری ایجاد می کنند.
4. با خشن شدن لبه های چرخ ، کشش ایجاد کنید. اگر چرخ ها هنگام بسته شدن دام روی زمین بلغزانند ، انرژی تلف می شود - تله موش چرخ ها را می چرخاند ، اما شما فاصله اضافی ندارید. اگر این اتفاق برای اتومبیل شما بیفتد ، افزودن ماده اولیه به چرخ های عقب می تواند چسبندگی آن را بهبود بخشد. برای پایین آوردن وزن خود ، فقط به همان اندازه که لازم است از انتهای چرخ ها استفاده کنید و بیشتر از آن استفاده نکنید. برخی از مواد مناسب عبارتند از:
   • نوار برقی
   • نوارهای لاستیکی
   • بادکنک های شکسته
   • بعلاوه ، اگر در ماشین شروع به حرکت کند (در صورت لغزش به احتمال زیاد) ، یک قطعه کاغذ سنباده در زیر چرخهای عقب در خط شروع می تواند لغزش را کاهش دهد.

روش 2 از 3: شاسی را تنظیم کنید

1. سبک ترین شاسی ممکن را بسازید. مهمتر از همه ، ماشین شما باید سبک باشد. هرچه جرم ماشین شما کوچکتر باشد ، بهتر است - هر گرم یا میلی گرم که می توانید از شاسی ماشین خود تراشید ، آن را کمی جلوتر می برد. سعی نکنید از مواد اضافی برای شاسی به غیر از مواردی که برای نگه داشتن دام موش و محورهای چرخ شما لازم است استفاده کنید. اگر فضای هدر رفته ای مشاهده کردید ، سعی کنید آن را از بین ببرید یا در صورت غیرممکن ، با دریل برقی سوراخ های آن را سوراخ کنید تا وزن کم شود. شما همچنین به سبک ترین ماده ممکن برای شاسی خود نیاز دارید. در اینجا فقط چند نمونه وجود دارد که ممکن است مناسب باشد:
   • چوب بالسا
   • صفحات پلاستیکی سخت
   • ورقهای نازک و سبک فلزی (سقف آلومینیوم / قلع و غیره)
   • اسباب بازی های ساختمانی (K’NEX ، Lego و غیره)
2. شاسی را باریک و بلند کنید. در حالت ایده آل ، ماشین باید آیرودینامیک باشد - یعنی در مسیری که ممکن است مساحت آن تا حد امکان کوچکتر باشد. این را با یک پیکان ، قایق تندرو ، هواپیما یا نیزه مقایسه کنید - وسیله نقلیه ای که با حداکثر کارایی در نظر گرفته شده است تقریباً همیشه یک شکل باریک و بلند دارد تا کشش را به حداقل برساند. برای اهداف ماشین تله موش شما این بدان معنی است که شاسی شما باید از نظر افقی و عمودی باریک باشد (اگرچه باریک تر شدن شاسی از خود تله موش دشوار خواهد بود).
   • فراموش نکنید که با دادن باریک ترین و کوچکترین مشخصات اتومبیل ، درگ را به حداقل برسانید. روی زمین بایستید و از جلو به اتومبیل خود نگاه کنید تا تکه هایی از شاسی را ببینید که پروفیل اتومبیل شما را بی جهت بزرگ می کند.
3. تا جای ممکن از چسب به جای ناخن استفاده کنید. هر زمان ممکن است سعی کنید به جای استفاده از میخ ، سنجاق یا مواد سنگین دیگر ، در طراحی اتومبیل خود از چسب استفاده کنید. به عنوان مثال ، فقط باید از چند نقطه چسب کوچک استفاده کنید تا دام موش خود را به شاسی متصل کنید. به طور کلی ، چسب به همان اندازه ناخن ها نیز نگه داشته می شود که می تواند وزن غیرضروری ایجاد کند. از چسب فوق العاده استفاده کنید ، نه از چسب مدرسه ، زیرا دومی خیلی خوب نگه نمی دارد.
   • از دیگر مزایای چسب این است که معمولاً تاثیری در مقاومت هوای اتومبیل شما ندارد. از طرف دیگر ، اگر دو سر ناخن از شاسی شما خارج شده باشد ، می توان این یک اثر کوچک است.
4. یکپارچگی ساختاری شاسی خود را در ذهن داشته باشید. تنها عامل محدود کننده در مورد چگونگی سبک و باریک بودن ساخت شاسی ماشین تله موش ، شکنندگی آن است - اگر ماشین خیلی سبک باشد ، می تواند آنقدر شکننده شود که عمل بسته شدن تله موش می تواند ماشین را بشکند. تعادل ظریف بین رسیدن به حداکثر مسافت و ناپایدار کردن ماشین شما می تواند برای درست شدن بسیار مشکل باشد ، اما برای آزمایش جسورانه عمل کنید. تله موش به خودی خود هرگز شکسته نخواهد شد ، بنابراین تا زمانی که مواد شاسی اضافی در اختیار داشته باشید ، در اشتباهات آزاد هستید.
   • اگر از یک ماده شکننده اضافی مانند چوب بالسا استفاده می کنید و می خواهید شاسی خود را کنار هم نگه دارید ، می توانید یک نوار کوچک از ماده محکم تری (مانند فلز یا پلاستیک) را به پایین شاسی اضافه کنید. این قدرت ساختاری خودرو را افزایش می دهد و تغییر در مقاومت هوا و وزن را محدود می کند.

روش 3 از 3: قدرت را به حداکثر برسانید

1. به موش موش خود یک "بازو" بلند بدهید تا اهرم نیرو را افزایش دهد. اکثر اتومبیل های تله موش به این صورت کار می کنند: تله موش "تنظیم شده" است ، یک طناب که به بازوی تله موش بسته شده است با احتیاط به یکی از محورهای چرخ پیچیده می شود و هنگامی که دام گیر می کند ، بازوی نوسان دهنده دام انرژی خود را به محور چرخاندن چرخ ها. از آنجا که بازوی هلیارد کاملاً کوتاه است ، اگر ماشین با دقت ساخته نشود ، می تواند تسمه را خیلی سریع بکشد و باعث لغزش چرخ ها و اتلاف انرژی شود. برای کشش آهسته تر و با ثبات تر ، چوب بلندی را به بازو وصل کنید تا مانند اهرم عمل کند ، سپس انتهای رشته را به جای بازو به آن ببندید.
   • استفاده از مواد صحیح برای اهرم مهم است. دسته نباید تحت کشش رشته به هیچ وجه خم شود - این بدان معنی است که انرژی در حال هدر رفتن است. بسیاری از راهنماها ساختارهای محکم بالسا یا بالسای تقویت شده با فلز را برای استفاده از اهرم های محکم و در عین حال سبک توصیه می کنند.
2. دام را تا آنجا که ممکن است به جلو قرار دهید. با فرض اینکه تله در حال حرکت چرخ های عقب است ، بدون لمس چرخ های جلو ، تله موش را تا جای ممکن روی شاسی قرار دهید. هرچه فاصله بین هلیارد و چرخ ها بیشتر باشد ، بهتر است - فاصله بیشتر به این معنی است که می توانید طناب بیشتری را به دور محور برای شبکه بپیچید کمی بیشتر قدرت کشش آهسته و ثابت.
3. اطمینان حاصل کنید که حداقل اصطکاک روی قطعات متحرک وجود دارد. برای حداکثر مسافت ، می خواهید از حداکثر توان دام موش خود استفاده کنید. این به معنای کاهش اصطکاک روی سطوح اتومبیل خود که نقاط به سمت هم بلغزانند. از یک روان کننده ملایم مانند WD-40 ، روغن چرخ خیاطی یا محصولی مشابه استفاده کنید تا نقاط تماس بین قسمتهای متحرک اتومبیل به خوبی روغن کاری شود تا ماشین تا حد ممکن روان حرکت کند.
   • تمام توصیفات ساختمان برای یک ماشین تله موش نشان می دهد که محور منبع اصلی اصطکاک در چنین خودرویی است. برای به حداقل رساندن اصطکاک در محور ، روی هر محور که به شاسی می رسد کمی روان کننده بمالید یا اسپری کنید و در صورت امکان ، آن را با کشیدن چرخ ها به جلو و عقب در نقطه تماس قرار دهید.
4. اگر می توانید از قدرتمندترین تله موش ممکن استفاده کنید. معمولاً همه دانش آموزان باید از یک تله ماوس برای این کار استفاده کنند ، به طوری که هر ماشین قدرت یکسانی دارد. با این حال ، اگر این محدودیت را ندارید ، از قوی ترین تله موش که می توانید پیدا کنید استفاده کنید! تله های بزرگتر مانند تله موش قدرت بسیار بیشتری نسبت به تله های اصلی موش ارائه می دهند ، اما همچنین به ساختارهای محکم تری نیاز دارند و در صورت بسته شدن می توانند ماشین را بشکنند ، بنابراین ممکن است لازم باشد شاسی و یا محورهای خود را تقویت و تنظیم کنید.
   • به خاطر داشته باشید که تله های موش صحرایی و سایر تله های بزرگ جوندگان می توانند انگشتان شما را به راحتی بشکنند ، بنابراین تله هایی را که در لبه هستند قرار دهید ، حتی اگر مطمئن باشید این تله به شافت شما متصل است و نمی تواند به راحتی بسته شود.

نکات

• با به حداقل رساندن سطح تکیه گاه تماس با شافت درایو ، اصطکاک را در شافت کاهش دهید. تکیه گاه شافتهای نازک فولادی اصطکاک کمتری نسبت به حفره ای دارد که از طریق یک کنده سوراخ شده است.
• با قرار دادن یک تکه اسفنج روی ناحیه پنیر ، شوک ها را کاهش دهید. این امر باعث می شود تا هنگام پایین کشیدن بازوی اهرم ، خودرو از جهش بیش از حد جلوگیری کند.
• تراز محور و تعلیق برای کاهش اصطکاک و بهبود عملکرد بسیار مهم است.
• اگر واشر خریداری کردید ، یک سی دی و محور را با خود به فروشگاه سخت افزار ببرید. این باعث می شود که بار اول اندازه مناسب را بدست آورید.
• شما می توانید بسیاری از پروژه های مختلف دانشجویی را در وب سایت "Mouse Trap Car Challenge" مشاهده کنید.
• اصطکاک را با واکس زدن طناب با موم شمع افزایش دهید. با واکس زدن ، طناب کشش بهتری روی شافت دارد.
• در صورت لزوم اصطکاک را با استفاده از یک نوار لاستیکی یا نوار در اطراف شافت محل اتصال رشته افزایش دهید. طناب باید شافت را بچرخاند و بلغزد.
• با استفاده از یک چوب سبک ساده به عنوان بدنه ، توده را کاهش دهید. کاهش جرم همچنین اصطکاک در جک های محور را کاهش می دهد.
• مفید است که مطمئن شوید محور شما تکان نمی خورد وگرنه به چپ و راست حرکت می کند.
• در حالی که هنوز آن را به اندازه کافی جابجا می کنید ، از ماشین تا آنجا که ممکن است از جرم استفاده کنید.

مواردی که باید در نظر گرفت

• نسبت چرخ / محور: برای مسافت از چرخ های بزرگ و یک محور کوچک استفاده کنید. به چرخ عقب دوچرخه فکر کنید. یک درایو کوچک و یک چرخ بزرگ.
• کندی: برای راه اندازی ماشین شما چه مقدار انرژی لازم است؟ ماشین سبک تر نیاز کمتری دارد. جرم وسیله نقلیه خود را برای بیشترین مسافت کاهش دهید.
• آزاد سازی انرژی: وقتی انرژی به آهستگی آزاد می شود ، انرژی با کارایی بیشتری مصرف می شود و ماشین بیشتر رانده می شود. یکی از راه های کاهش سرعت این حرکت ، بلند کردن بازوی اهرم است. بازوی بلندتر مسافت بیشتری را طی می کند و طناب بیشتری در اطراف محور ایجاد می کند. ماشین ادامه دارد اما کندتر.
• اصطکاک: با به حداقل رساندن ناحیه تماس اصطکاک روی شافت را کم کنید. در این مثال از یک براکت استیل نازک استفاده شده است. در ابتدا برای نگهداری خاکستر از داخل یک چاله سوراخ می شد. این امر حذف شد زیرا افزایش سطح باعث می شود ماشین به جای حرکت به جلو از انرژی برای غلبه بر اصطکاک استفاده کند.
• کشش: این اصطکاک است که شما به نفع خود استفاده می کنید. اصطکاک را باید در صورت لزوم به حداکثر برسانید (جایی که طناب به دور محور می پیچد و جایی که چرخ ها با کف تماس می گیرند). لیز خوردن طناب یا چرخ برابر است با انرژی هدر رفته.

هشدارها

• مقدار انرژی موجود محدودیتی دارد: نیروی فنر. اتومبیل به تصویر کشیده شده نزدیک به حداکثر است. اگر بازوی اهرم بلندتر بود یا چرخ ها بزرگتر بودند ، ماشین چنین بود به هیچ وجه حرکت نکنید! در این حالت می توان با فشار دادن اندک آنتن ها (کوتاه شدن دسته) ، میزان خروجی انرژی را تنظیم کرد.
• تله موش خطرناک است. می توانید انگشت بشکنید. همیشه یک نظارت بزرگسال داشته باشید. شما ممکن است آسیب دیده و سقوط بشکند!
• مراقب ابزار ، اره چوب یا هرگونه مواد مضر باشید. مطمئن باشید آنجا همیشه نظارت بر بزرگسالان زمانی است که شما روی پروژه کار می کنید.