Ihr Lehrer für Naturwissenschaften hat Ihrer Klasse also die klassische Aufgabe "Mausfallenauto" gegeben: ein kleines Fahrzeug zu bauen, zu entwerfen und zu bauen, das durch die Schnappwirkung einer Mausefalle angetrieben wird, damit Ihr Auto so weit wie möglich fährt. Wenn Sie vor allen anderen Schülern in Ihrer Klasse abschneiden möchten, müssen Sie Ihr Auto so effizient wie möglich gestalten, damit Sie jeden Zentimeter aus Ihrem "Auto" herausquetschen können. Mit der richtigen Herangehensweise ist es möglich, das Design Ihres Autos auf maximale Reichweite zu optimieren, indem nur gängige Haushaltsmaterialien verwendet werden. Sie könnten auch ein Mausefallen-Auto-Kit in jedem Bastelladen kaufen und sich nicht fragen, ob es funktioniert.
Schritte
Methode 1 von 3: Optimieren Sie Ihre Räder
Schritt 1. Verwenden Sie große Hinterräder
Große Räder haben eine größere Rotationsträgheit als kleine Räder. In der Praxis bedeutet dies, dass es schwieriger ist, das Rollen zu stoppen, sobald sie ins Rollen kommen. Dies macht große Räder perfekt für distanzbasierte Wettkämpfe – theoretisch beschleunigen sie weniger schnell als kleinere Räder, aber sie rollen viel länger und legen insgesamt eine größere Distanz zurück. Machen Sie also für maximalen Abstand die Räder an der Antriebsachse (die, an der die Mausefalle befestigt ist, die normalerweise die hintere ist) sehr groß.
Das Vorderrad ist etwas weniger wichtig - es kann groß oder klein sein. Für einen klassischen Drag-Racer-Look benötigen Sie hinten große und vorne kleinere Räder
Schritt 2. Verwenden Sie dünne, leichte Räder
Dünnere Räder haben weniger Reibung und können weiter gehen, wenn die Entfernung das ist, was Sie mit Ihrem Mausefallen-Rennrad wollen oder brauchen. Es ist auch wichtig, das Gewicht der Räder selbst zu berücksichtigen – jedes nicht benötigte Gewicht wird Ihr Auto letztendlich verlangsamen oder zu zusätzlicher Reibung führen. Darüber hinaus ist es erwähnenswert, dass breite Räder aufgrund des Luftwiderstands sogar einen kleinen negativen Einfluss auf den Luftwiderstand des Autos haben können. Aus diesen Gründen sollten Sie die dünnsten und leichtesten Räder für Ihr Auto verwenden.
- Alte CDs oder DVDs eignen sich für diesen Zweck ziemlich gut - sie sind groß, dünn und extrem leicht. In diesem Fall kann eine Unterlegscheibe verwendet werden, um die Lochgröße in der Mitte der CD zu reduzieren (damit die Achse besser passt).
- Wenn Sie Zugang zu altem Vinyl haben, funktionieren diese auch sehr gut, obwohl sie für die kleinsten Mausefallen möglicherweise zu schwer sind.
Schritt 3. Verwenden Sie eine schmale Hinterachse
Angenommen, Ihr Auto ist ein Auto mit Heckantrieb, jedes Mal, wenn sich Ihre Hinterachse dreht, drehen sich die Hinterräder. Wenn Ihre Hinterachse extrem dünn ist, kann Ihr Mausefallen-Auto sie bei gleicher Schnurlänge öfter drehen, als wenn es breiter wäre. Dies bedeutet, dass Sie Ihre Hinterräder öfter drehen, was eine größere Distanz bedeutet! Aus diesem Grund ist es eine kluge Idee, Ihre Achse aus dem dünnsten Material herzustellen, das das Gewicht von Rahmen und Laufrädern noch tragen kann.
Schmale Holzdübelstangen sind hier eine gute, leicht zugängliche Wahl. Wenn Sie Zugang zu dünnen Metallstäben haben, sind diese noch besser - geschmiert haben sie in der Regel weniger Reibung
Schritt 4. Schaffen Sie Traktion, indem Sie den Kanten die Reibung der Räder geben
Rutschen die Räder beim Federn der Falle gegen den Boden, wird Energie verschwendet – die Mausefalle bewirkt, dass sich die Räder drehen, aber Sie erhalten keinen zusätzlichen Abstand. Wenn dies bei Ihrem Auto der Fall ist, kann das Anbringen eines reibungsfördernden Materials an den Hinterrädern den Schlupf verringern. Um Ihren Gewichtsbedarf gering zu halten, verwenden Sie nur so viel wie nötig, um den Spitzen der Räder etwas Halt zu geben, und nicht extra. Einige geeignete Materialien sind:
- Isolierband
- Gummibänder
- Geplatzter Ballongummi
- Darüber hinaus kann das Platzieren eines Stücks Sandpapier unter den Hinterrädern an der Startlinie den Schlupf verringern, wenn sich das Auto zu bewegen beginnt (wenn dies am wahrscheinlichsten ist).
Methode 2 von 3: Anpassen Ihres Rahmens
Schritt 1. Bauen Sie den leichtesten Rahmen, der möglich ist
Vor allem sollte Ihr Auto leicht sein. Je kleiner die Masse Ihres Autos, desto besser - jedes Gramm oder Milligramm, das Sie vom Rahmen Ihres Autos abrasieren können, ist ein bisschen weiter, sodass Ihre Mausefalle Ihr Auto schieben kann. Versuchen Sie, kein zusätzliches Rahmenmaterial zu haben, das über das hinausgeht, was erforderlich ist, um Ihre Mausefalle und die Radachsen an Ort und Stelle zu halten. Wenn Sie auf Ihrem Rahmen Platzverschwendung sehen, versuchen Sie, ihn zu entfernen, oder, wenn dies nicht möglich ist, bohren Sie mit einem Bohrer Löcher, um das Gewicht zu verringern. Sie sollten auch das leichteste Material für Ihren Rahmen verwenden. Hier sind nur einige geeignete:
- Balsaholz
- Hartplastikplatten
- Dünne Leichtmetallbleche (Aluminium/Zinn-Dachmaterial etc.)
- Bauspielzeug (K'NEX, Legos, etc.)
Schritt 2. Machen Sie den Rahmen lang und schmal
Idealerweise soll Ihr Auto aerodynamisch geformt sein, also möglichst wenig Fläche in Fahrtrichtung aufweisen. Wie ein Pfeil, ein Langboot, ein Flugzeug oder ein Speer hat ein Fahrzeug, das auf maximale Effizienz ausgelegt ist, fast immer eine lange, dünne Form, um den Luftwiderstand zu minimieren. Für die Zwecke Ihres Mausefallen-Autos bedeutet dies, dass Ihr Rahmen sowohl schmal (obwohl es schwierig sein wird, Ihren Rahmen schmaler als die Mausefalle selbst zu bekommen) als auch vertikal schmal zu machen.
Denken Sie daran, dass Sie versuchen, Ihrem Auto ein möglichst schmales und kleinstmögliches Profil zu geben, um den Luftwiderstand zu minimieren. Versuchen Sie, sich auf den Boden zu stellen und Ihr Auto von vorne zu betrachten, um Teile des Rahmens zu erkennen, die das Profil Ihres Autos unnötig groß machen
Schritt 3. Verwenden Sie nach Möglichkeit Kleber anstelle von Nägeln
Versuchen Sie, wo immer Sie können, Klebstoff für das Design Ihres Autos zu verwenden, anstatt Nägel, Stifte oder andere schwerere Lösungen. Zum Beispiel solltest du nur ein paar kleine Klebepunkte verwenden, um deine Mausefalle am Rahmen zu befestigen. Im Allgemeinen hält der Kleber genauso gut wie Nägel, was unnötiges Gewicht verursachen kann. Verwenden Sie Sekundenkleber, keinen Schulkleber, der nicht so gut hält.
Ein weiterer Vorteil von Kleber ist, dass er normalerweise den Luftwiderstand Ihres Autos nicht beeinflussen sollte. Auf der anderen Seite, wenn eines der Enden eines Nagels aus Ihrem Rahmen herausragt, kann dies geringfügige Auswirkungen haben
Schritt 4. Denken Sie an die strukturelle Integrität Ihres Rahmens
Der einzige limitierende Faktor, wenn es darum geht, wie leicht und dünn Sie den Rahmen Ihres Mausefallen-Autos machen können, ist seine Zerbrechlichkeit - wenn er zu leicht ist, kann er so zerbrechlich werden, dass das Aufspringen der Mausefalle das Auto auseinanderbricht. Das empfindliche Gleichgewicht zwischen dem Erreichen der maximalen Distanz und der Instabilität Ihres Autos kann ziemlich schwierig sein, aber haben Sie keine Angst vor Experimenten. Es ist unwahrscheinlich, dass die Mausefalle jemals kaputt geht. Solange Sie also zusätzliches Rahmenmaterial haben, haben Sie die Freiheit, Fehler zu machen.
Wenn du ein besonders zerbrechliches Material wie Balsaholz verwendest und es dir schwerfällt, deinen Rahmen zusammenzuhalten, erwäge, einen kleinen Streifen eines robusteren Materials wie Metall oder Kunststoff an der Unterseite des Rahmens anzubringen. Dadurch wird die strukturelle Festigkeit des Autos erhöht und gleichzeitig die Änderung des Luftwiderstands und des Gewichts minimiert
Methode 3 von 3: Maximieren Sie Ihre Kraft
Schritt 1. Geben Sie Ihrer Falle einen langen "Arm", um ihre Hebelwirkung zu erhöhen
Die meisten Mausefallen-Autos funktionieren wie folgt: Die Mausefalle wird "gesetzt", eine am Arm der Mausefalle befestigte Schnur wird sorgfältig um eine der Radachsen gewickelt, und wenn die Falle gefedert ist, überträgt der Schwingarm der Falle seine Energie an die Achse, um die Räder zu drehen. Da der Arm der Falle ziemlich kurz ist, kann das Auto, wenn es nicht sorgfältig konstruiert wird, zu schnell an der Schnur ziehen, wodurch die Räder durchrutschen und Energie verloren geht. Versuchen Sie für einen langsameren, gleichmäßigeren Zug, eine lange Stange am Arm zu befestigen, die als Hebel dient, und binden Sie dann das Ende der Schnur daran, besser als am Arm selbst
Es ist wichtig, das richtige Material für Ihren Hebel zu verwenden. Der Hebel sollte sich unter der Belastung der Saite überhaupt nicht verbiegen - das ist Energieverschwendung. Viele Guides empfehlen stabile Balsa-Konstruktionen oder mit Metall verstärktes Balsa, um einen stabilen und dennoch leichten Hebel zu erhalten
Schritt 2. Positionieren Sie die Falle so weit vorne wie möglich
Angenommen, Ihre Falle dreht die Hinterräder, Sie möchten, dass die Mausefalle Ihres Autos so weit vorne auf dem Rahmen steht, wie es sein kann, ohne die Vorderräder zu berühren. Je länger der Abstand zwischen der Falle und den Rädern ist, desto besser - mehr Abstand bedeutet, dass Sie mehr Schnur um die Achse schlingen können, um nur ein wenig mehr langsame und gleichmäßige Zugkraft zu erzielen.
Schritt 3. Sorgen Sie für minimale Reibung an Ihren beweglichen Teilen
Für eine maximale Entfernung solltest du so nah wie möglich an 100% der Leistung deiner Mausefalle verbrauchen. Dies bedeutet, dass die Reibung auf den Oberflächen Ihres Autos verringert wird, auf denen die Punkte gegeneinander gleiten. Verwenden Sie ein mildes Schmiermittel wie WD-40, Autofett oder ein ähnliches Produkt, um die Kontaktstellen zwischen den beweglichen Teilen eines Autos gut geölt zu halten, damit das Auto so reibungslos wie möglich "läuft".
Viele Bauanleitungen für Mausefallen-Autos identifizieren die Achse als die primäre Reibungsquelle eines Mausefallen-Autos. Um die Reibung der Achsen zu minimieren, reiben oder sprühen Sie auf jede Achse, wo sie auf den Rahmen trifft, ein wenig Schmiermittel, und arbeiten Sie es dann, wenn möglich, in den Kontaktpunkt ein, indem Sie die Räder hin und her schieben
Schritt 4. Wenn Sie dürfen, verwenden Sie die stärkste Mausefalle
Meistens müssen alle Schüler für Mausefallen-Auto-Aufgaben die gleiche Größe der Mausefalle verwenden, damit alle Auto-Designs die gleiche Leistung haben. Wenn Sie diese Einschränkung jedoch nicht haben, können Sie die leistungsstärkste Mausefalle verwenden, die Sie finden können! Größere Fallen wie Rattenfallen bieten viel mehr Kraft als einfache Mausefallen, erfordern aber auch eine stabilere Konstruktion oder sie können das Auto auseinanderbrechen, wenn sie gefedert sind, sodass Sie möglicherweise Ihren Rahmen und / oder Ihre Achsen verstärken müssen, um sie aufzunehmen.
Denken Sie daran, dass Rattenfallen und andere große Nagetierfallen sich leicht die Finger brechen können. Gehen Sie also mit bewaffneten Fallen mit äußerster Vorsicht um, selbst wenn Sie sicher sind, dass die Falle bis zu Ihrer Achse montiert ist und sich nicht frei schließen lassen sollte
Tipps
- Wenn die Schnur nur um die Achse gewickelt wird, kann sich das Auto kaum bewegen. Das Hinzufügen einer größeren Antriebsnabe kann die Zugkraft verbessern. Auf einigen Bildern befindet sich ein Gummireifen auf der Achse, dieser fungiert als "Zahnrad" und reduziert den Saitenschlupf.
- Verwenden Sie den längsten verfügbaren Hebel, um den Mausefallenarm so weit wie möglich auszufahren. Die Spitze legt einen größeren Abstand zurück, wodurch mehr Saitenumschlingungen am Rad abgespielt werden können. Für den Hebel wurde eine Antenne aus einem kaputten Boom-Box verwendet. Alles, was lang, leicht und nicht zu flexibel ist, funktioniert für den Hebel.
- Reduzieren Sie die Reibung an der Achse, indem Sie die Oberfläche der Stütze minimieren, die die Antriebsachse berührt. Ein Achsträger aus dünnem Stahl hat weniger Reibung als ein Loch, das durch einen Holzblock gebohrt wird.
- Reduzieren Sie den Schock, indem Sie ein bisschen Schwamm als simulierten Käse verwenden. Dies verhindert, dass das Auto so stark hüpft, wenn der Hebelarm nach unten schlägt.
- Die Ausrichtung der Achsen und Lager ist entscheidend für reduzierte Reibung und höhere Leistung.
- Reduzieren Sie die Reibung, indem Sie Molykote®, ein pulverförmiges Schmiermittel auf Molybdändisulfid-Basis, auf die Achsen, Räder und die Mausefallenfeder auftragen.
- Nehmen Sie eine CD und die Achse mit in den Baumarkt, wenn Sie eine Waschmaschine kaufen. Dies kann Ihnen helfen, beim ersten Mal die richtige Größe zu finden.
- Auf der Website der Mouse Trap Car Challenge können Sie sich viele verschiedene studentische Bemühungen ansehen.
- Erhöhen Sie die Reibung, indem Sie die Schnur mit Kerzenwachs einwachsen. Durch das Wachsen hat die Saite einen besseren Zug auf die Achse.
- Erhöhen Sie die Reibung dort, wo sie benötigt wird, indem Sie einen Gummireifen oder ein Klebeband um die Achse, wo die Saite gewickelt ist, verwenden. Die Saite sollte die Achse drehen und nicht verrutschen.
- Reduzieren Sie die Masse, indem Sie einen einfachen Leuchtstab für den Körperbereich verwenden. Durch die Reduzierung der Masse wird auch die Reibung an den Achsträgern reduziert.
- Es ist nützlich, darauf zu achten, dass Ihre Achse nicht herumrumpelt, sonst bewegt sie sich nach links und rechts.
- Verwenden Sie so wenig Masse wie möglich am Auto und machen Sie es dennoch groß genug, um sich zu bewegen.
Dinge, die man beachten muss
- Rad-zu-Achse-Verhältnis: Verwenden Sie für die Distanz große Räder und eine kleine Achse. Denken Sie an das Hinterrad eines Fahrrads; ein kleines Antriebsrad und ein großes Rad.
- Trägheit: Wie viel Energie braucht Ihr Auto zum Starten? Ein leichteres Auto benötigt weniger. Senken Sie die Masse Ihres Fahrzeugs für die beste Distanz.
- Rate der Energiefreisetzung: Wird die Energie langsam freigesetzt, wird die Energie effizienter genutzt und das Auto fährt weiter. Eine Möglichkeit, diese Freigabe zu verlangsamen, besteht darin, den Hebelarm zu verlängern. Ein längerer Arm legt eine größere Strecke zurück und ermöglicht mehr Schnurwicklungen um die Achse. Das Auto wird weit fahren, aber langsamer.
- Reibung: Minimieren Sie die Reibung an der Achse, indem Sie die Kontaktfläche minimieren. In diesem Beispiel wurde eine dünne Stahlhalterung verwendet. Zuerst wurde ein Loch durch einen Holzblock gebohrt, um die Achse zu halten. Dies wurde aufgegeben, weil die größere Oberfläche dazu führt, dass das Auto Energie verbraucht, um Reibung zu überwinden, anstatt vorwärts zu fahren.
- Traktion: Das nennt man Reibung, wenn sie zu Ihrem Vorteil genutzt wird. Die Reibung sollte bei Bedarf maximiert werden (wo sich die Saite um die Achse wickelt und die Räder den Boden berühren). Rutschende Saiten oder Räder bedeuten Energieverschwendung.
Warnungen
- Mausefallen sind gefährlich. Du könntest dir einen Finger brechen. Verwenden Sie die Aufsicht von Erwachsenen. Sie könnten sich verletzen und die Falle spalten!
- Die verfügbare Energiemenge ist begrenzt; die Kraft der Feder. Das gezeigte Auto ist nahe dem Maximum. Wenn der Hebelarm länger oder die Räder größer wären, würde sich das Auto überhaupt nicht bewegen! In diesem Fall kann die Energieabgabe durch etwas einschieben der Antennen (Hebel kürzen) „abgestimmt“werden.
- Seien Sie vorsichtig beim Umgang mit Werkzeugen, beim Schneiden von Holz oder mit schädlichen Materialien. Solltest du immer haben Erwachsene Aufsicht bei der Arbeit.
