Vì vậy, giáo viên khoa học của bạn đã giao cho lớp của bạn nhiệm vụ cổ điển "xe bẫy chuột": chế tạo, thiết kế và chế tạo một chiếc xe nhỏ được hỗ trợ bởi hành động búng tay của một chiếc bẫy chuột để xe của bạn di chuyển được xa nhất có thể. Nếu bạn muốn vượt lên trước tất cả các sinh viên khác trong lớp, bạn sẽ cần phải làm cho chiếc xe của mình hiệu quả nhất có thể để bạn có thể vắt kiệt từng li từng tí ra khỏi "chiếc xe" của mình. Với cách tiếp cận phù hợp, bạn có thể hợp lý hóa thiết kế ô tô của mình để có khoảng cách tối đa chỉ sử dụng các vật liệu thông thường tại nhà. Bạn cũng có thể mua một bộ bẫy chuột từ bất kỳ cửa hàng thủ công nào và bỏ qua việc băn khoăn xem nó có hoạt động không.
Các bước
Phương pháp 1 trong 3: Tối ưu hóa bánh xe của bạn
Bước 1. Sử dụng bánh sau lớn
Bánh xe lớn có quán tính quay lớn hơn bánh xe nhỏ. Trong thực tế, điều này có nghĩa là một khi họ bắt đầu lăn, họ sẽ khó ngừng lăn hơn. Điều này làm cho các bánh xe lớn trở nên hoàn hảo cho các cuộc thi dựa trên khoảng cách - về mặt lý thuyết, chúng sẽ tăng tốc ít nhanh hơn các bánh xe nhỏ hơn, nhưng chúng sẽ lăn lâu hơn nhiều và nhìn chung chúng sẽ đi được một khoảng cách xa hơn. Vì vậy, để có khoảng cách tối đa, hãy làm cho các bánh xe trên trục truyền động (cái mà bẫy chuột được buộc vào, thường là bánh sau) thật lớn.
Bánh trước ít quan trọng hơn một chút - nó có thể lớn hoặc nhỏ. Đối với kiểu dáng drag racer cổ điển, bạn sẽ muốn có bánh xe lớn ở phía sau và bánh xe nhỏ hơn ở phía trước
Bước 2. Sử dụng bánh xe mỏng, nhẹ
Bánh xe mỏng hơn có ít ma sát hơn và có thể đi xa hơn nếu khoảng cách là những gì bạn muốn hoặc cần với tay đua bẫy chuột của mình. Điều quan trọng là phải tính đến trọng lượng của các bánh xe - bất kỳ trọng lượng không cần thiết nào cuối cùng sẽ làm xe của bạn giảm tốc độ hoặc dẫn đến ma sát tăng thêm. Ngoài ra, cần lưu ý rằng bánh xe rộng thậm chí có thể có tác động tiêu cực nhỏ đến lực cản của xe do lực cản của không khí. Vì những lý do này, bạn sẽ muốn sử dụng bánh xe mỏng nhất, nhẹ nhất có sẵn cho xe của mình.
- Các đĩa CD hoặc DVD cũ hoạt động khá tốt cho mục đích này - chúng lớn, mỏng và cực kỳ nhẹ. Trong trường hợp này, một máy rửa ống nước có thể được sử dụng để giảm kích thước lỗ ở giữa đĩa CD (để phù hợp với trục xe hơn).
- Nếu bạn có quyền sử dụng nhựa vinyl cũ, chúng cũng hoạt động cực kỳ hiệu quả, mặc dù chúng có thể quá nặng đối với những chiếc bẫy chuột nhỏ nhất.
Bước 3. Sử dụng trục sau hẹp
Giả sử ô tô của bạn là ô tô dẫn động cầu sau, mỗi khi trục sau của bạn quay, bánh sau sẽ quay theo. Nếu trục sau của bạn quá gầy, chiếc xe bẫy chuột của bạn sẽ có thể xoay nó nhiều lần hơn cho cùng một chiều dài của dây so với nếu nó rộng hơn. Điều này có nghĩa là bạn quay bánh sau nhiều lần hơn, có nghĩa là khoảng cách xa hơn! Vì lý do này, bạn nên làm cho trục xe của mình bằng vật liệu mỏng nhất hiện có mà vẫn có thể chịu được trọng lượng của khung và bánh xe.
Các thanh chốt bằng gỗ hẹp là một lựa chọn tuyệt vời, dễ lấy ở đây. Nếu bạn tiếp cận với các thanh kim loại mỏng, chúng thậm chí còn tốt hơn - khi được bôi trơn, chúng thường có ít ma sát hơn
Bước 4. Tạo lực kéo bằng cách cho các cạnh ma sát của các bánh xe
Nếu bánh xe trượt so với mặt đất khi bẫy bị bung ra, năng lượng sẽ bị lãng phí - bẫy chuột hoạt động để làm cho bánh xe quay, nhưng bạn không nhận được thêm bất kỳ khoảng cách nào. Nếu điều này xảy ra với ô tô của bạn, việc thêm vật liệu gây ma sát vào bánh sau có thể làm giảm độ trượt của chúng. Để giảm yêu cầu về trọng lượng của bạn, chỉ sử dụng càng nhiều càng tốt để tạo độ bám cho các đầu bánh xe và không cần thêm. Một số vật liệu phù hợp là:
- Băng điện
- Dây thun
- Cao su bong bóng
- Ngoài ra, đặt một miếng giấy nhám dưới bánh sau ở vạch xuất phát có thể làm giảm độ trượt khi xe bắt đầu chuyển động (khi nó có khả năng xảy ra cao nhất).
Phương pháp 2/3: Tùy chỉnh khung hình của bạn
Bước 1. Xây dựng khung hình nhẹ nhất có thể
Trên tất cả, chiếc xe của bạn phải nhẹ. Xe của bạn có khối lượng càng nhỏ càng tốt - mỗi gam hoặc miligam bạn có thể cạo khỏi khung xe một chút nữa là cái bẫy chuột của bạn sẽ có thể đẩy xe của bạn. Cố gắng không có thêm bất kỳ vật liệu khung nào vượt quá những gì cần thiết để giữ cho bẫy chuột và trục bánh xe của bạn ở đúng vị trí. Nếu bạn thấy không gian lãng phí trên khung của mình, hãy thử loại bỏ nó hoặc nếu điều này là không thể, hãy tạo các lỗ trên khung bằng một mũi khoan để giảm trọng lượng của khung. Bạn cũng sẽ muốn sử dụng vật liệu nhẹ nhất có thể cho khung của mình. Đây chỉ là một số phù hợp:
- Gỗ balsa
- Tấm nhựa cứng
- Tấm kim loại mỏng, nhẹ (vật liệu lợp nhôm / thiếc, v.v.)
- Đồ chơi xây dựng (K'NEX, Legos, v.v.)
Bước 2. Làm cho khung dài và hẹp
Lý tưởng nhất là bạn muốn chiếc xe của mình có hình dạng khí động học - nghĩa là sao cho nó có diện tích bề mặt nhỏ nhất có thể theo hướng mà nó sẽ di chuyển. Giống như một mũi tên, một chiếc thuyền dài, một chiếc máy bay hay một ngọn giáo, một phương tiện được thiết kế với mục đích hiệu quả tối đa hầu như sẽ luôn có hình dạng dài và mỏng để giảm thiểu lực cản từ lực cản của không khí. Đối với mục đích của chiếc xe bẫy chuột của bạn, điều này có nghĩa là làm cho khung của bạn vừa hẹp (mặc dù sẽ khó có được khung của bạn hẹp hơn bất kỳ cái bẫy chuột nào) và mỏng theo chiều dọc.
Hãy nhớ rằng, để giảm thiểu lực cản, bạn đang cố tạo cho chiếc xe của mình một hình dạng hẹp nhất, nhỏ nhất có thể. Hãy thử xuống đất và nhìn vào ô tô của bạn từ phía trước để phát hiện ra các mảnh khung làm cho hình dáng ô tô của bạn lớn một cách không cần thiết
Bước 3. Sử dụng keo thay cho móng tay bất cứ nơi nào có thể
Bất cứ nơi nào bạn có thể, hãy cố gắng sử dụng keo trong thiết kế ô tô của bạn, thay vì đinh, ghim hoặc các dung dịch nặng hơn khác. Ví dụ, bạn chỉ cần sử dụng một vài vết keo nhỏ để cố định bẫy chuột vào khung. Nói chung, keo sẽ giữ tốt như đinh, có thể làm tăng thêm trọng lượng không cần thiết. Sử dụng keo siêu dính không phải keo trường học, nó sẽ không giữ được tốt.
Một ưu điểm khác của keo là nó thường không ảnh hưởng đến sức cản không khí của ô tô. Mặt khác, nếu một trong hai đầu đinh nhô ra khỏi khung của bạn, nó có thể gây ra một ảnh hưởng nhỏ
Bước 4. Hãy ghi nhớ tính toàn vẹn về cấu trúc của khung
Yếu tố hạn chế duy nhất khi nói đến việc bạn có thể làm khung xe bẫy chuột của mình nhẹ và gầy đến mức nào là độ mỏng manh của nó - nếu quá nhẹ, nó có thể trở nên mỏng manh đến mức hành động kéo lò xo của chiếc bẫy chuột sẽ khiến chiếc xe bị vỡ. Sự cân bằng mong manh giữa việc đạt được khoảng cách tối đa và việc làm cho xe của bạn không ổn định có thể khá khó khăn để đi đúng hướng, nhưng đừng ngại thử nghiệm. Bản thân cái bẫy chuột khó có thể bị vỡ, vì vậy, miễn là bạn có thêm vật liệu làm khung, bạn sẽ có quyền tự do mắc lỗi.
Nếu bạn đang sử dụng vật liệu cực kỳ mỏng manh như gỗ balsa và bạn gặp khó khăn trong việc giữ khung của mình với nhau, hãy cân nhắc thêm một dải nhỏ bằng vật liệu cứng hơn như kim loại hoặc nhựa ở mặt dưới của khung. Việc làm này giúp tăng độ bền kết cấu của xe đồng thời giảm thiểu sự thay đổi đối với lực cản không khí và trọng lượng của nó
Phương pháp 3/3: Tối đa hóa sức mạnh của bạn
Bước 1. Cung cấp cho cái bẫy của bạn một "cánh tay" dài để tăng đòn bẩy của nó
Hầu hết các xe bẫy chuột đều hoạt động như sau: bẫy chuột được "đặt", một sợi dây buộc vào cánh tay của bẫy chuột được quấn cẩn thận quanh một trong các trục bánh xe, và khi bẫy được bung ra, cánh tay xoay của bẫy sẽ truyền năng lượng của nó. đến trục để quay các bánh xe. Vì tay đòn của bẫy khá ngắn, nếu xe không được chế tạo cẩn thận, nó có thể kéo dây quá nhanh, khiến bánh xe bị trượt và mất năng lượng. Để kéo chậm hơn, ổn định hơn, hãy thử gắn một cây sào dài vào cánh tay để đóng vai trò như một đòn bẩy, sau đó buộc đầu dây vào chỗ này, tốt hơn là buộc vào chính cánh tay
Điều quan trọng là sử dụng đúng vật liệu cho cần gạt của bạn. Cần gạt hoàn toàn không được uốn cong dưới lực căng của dây - điều này thể hiện năng lượng bị lãng phí. Nhiều hướng dẫn khuyến nghị các cấu tạo balsa chắc chắn hoặc balsa được gia cố bằng kim loại để tạo ra một cần gạt nhẹ nhưng chắc chắn
Bước 2. Đặt bẫy càng xa càng tốt
Giả sử rằng cái bẫy của bạn sẽ làm quay bánh sau, bạn sẽ muốn chiếc bẫy chuột của ô tô của bạn tiến xa về phía trước trên khung như nó có thể mà không chạm vào bánh trước. Khoảng cách giữa bẫy và bánh xe càng xa thì càng tốt - khoảng cách xa hơn có nghĩa là bạn sẽ có thể quấn nhiều dây hơn quanh trục chỉ để có thêm một chút lực kéo chậm và ổn định.
Bước 3. Đảm bảo ma sát tối thiểu trên các bộ phận chuyển động của bạn
Đối với khoảng cách tối đa, bạn sẽ muốn sử dụng gần 100% sức mạnh của bẫy chuột nhất có thể. Điều này có nghĩa là giảm ma sát trên các bề mặt của ô tô, nơi các điểm trượt vào nhau. Sử dụng chất bôi trơn nhẹ, như WD-40, mỡ tự động hoặc sản phẩm tương tự để giữ cho các điểm tiếp xúc giữa các bộ phận chuyển động của ô tô được bôi dầu tốt để ô tô "chạy" trơn tru nhất có thể.
Nhiều hướng dẫn chế tạo xe bẫy chuột xác định trục là nguồn ma sát chính đối với xe bẫy chuột. Để giảm thiểu ma sát trục, hãy xoa hoặc xịt một ít chất bôi trơn lên mỗi trục nơi nó tiếp xúc với khung, sau đó, nếu có thể, hãy tác động nó vào điểm tiếp xúc bằng cách trượt các bánh xe qua lại
Bước 4. Nếu bạn được phép, hãy sử dụng bẫy chuột mạnh nhất có thể
Hầu hết thời gian, đối với các bài tập về xe bẫy chuột, tất cả học sinh sẽ được yêu cầu sử dụng cùng một kích thước của bẫy chuột để các thiết kế xe của mọi người có cùng lượng công suất. Tuy nhiên, nếu bạn không gặp phải hạn chế này, hãy thoải mái sử dụng loại bẫy chuột mạnh mẽ nhất mà bạn có thể tìm thấy! Các loại bẫy lớn hơn như bẫy chuột cung cấp nhiều sức mạnh hơn các loại bẫy chuột cơ bản, nhưng chúng cũng yêu cầu cấu trúc chắc chắn hơn hoặc chúng có thể làm xe bị vỡ khi chúng bung ra, vì vậy bạn có thể cần phải gia cố khung và / hoặc trục của mình để phù hợp.
Hãy nhớ rằng bẫy chuột và các loại bẫy gặm nhấm lớn khác có thể dễ dàng làm gãy ngón tay, vì vậy hãy xử lý các bẫy có vũ trang hết sức thận trọng, ngay cả khi bạn tin rằng bẫy đã được gắn chặt vào trục của bạn và không thể đóng tự do
Lời khuyên
- Nếu sợi dây chỉ quấn quanh trục, chiếc xe có thể khó di chuyển. Thêm một trung tâm truyền động lớn hơn có thể cải thiện sức kéo. Trong một số hình ảnh có một lốp cao su trên trục, điều này hoạt động như một "bánh răng" và giảm độ trượt của dây.
- Sử dụng đòn bẩy dài nhất hiện có để mở rộng cánh tay bẫy chuột ra xa nhất có thể. Đầu mút đi qua một khoảng cách lớn hơn cho phép phát ra nhiều vòng dây quấn bánh xe hơn. Một ăng-ten từ một hộp bùng nổ bị hỏng đã được sử dụng cho đòn bẩy. Bất cứ thứ gì dài, nhẹ và không quá linh hoạt sẽ phù hợp với cần gạt.
- Giảm ma sát trên trục bằng cách giảm thiểu diện tích bề mặt của giá đỡ tiếp xúc với trục truyền động. một giá đỡ trục bằng thép mỏng có ma sát nhỏ hơn một lỗ được khoan qua một bản khắc gỗ.
- Giảm sốc bằng cách sử dụng một chút bọt biển làm pho mát mô phỏng. Điều này giúp xe không bị nhảy quá nhiều khi tay đòn đập xuống.
- Sự liên kết của các trục và giá đỡ là rất quan trọng để giảm ma sát và tăng hiệu suất.
- Giảm ma sát bằng cách thoa Molykote® một chất bôi trơn dạng bột gốc molypden disulfide lên trục, bánh xe và lò xo của bẫy chuột.
- Mang theo đĩa CD và trục xe đến cửa hàng phần cứng nếu bạn mua máy giặt. Điều này có thể giúp bạn có được kích thước phù hợp ngay lần đầu tiên.
- Bạn có thể thấy nhiều nỗ lực khác nhau của học sinh tại trang web Thử thách Xe Bẫy Chuột.
- Tăng ma sát bằng cách bôi sáp nến lên dây. Bằng cách tẩy lông, dây có lực kéo trục tốt hơn.
- Tăng ma sát ở những nơi cần thiết bằng cách sử dụng lốp cao su hoặc băng dính quanh trục nơi dây được quấn. Chuỗi phải quay trục và không bị trượt.
- Giảm khối lượng bằng cách sử dụng một thanh nhẹ đơn giản cho phần cơ thể. Giảm khối lượng cũng làm giảm ma sát ở các gối đỡ trục.
- Điều hữu ích là đảm bảo trục của bạn không chạy ầm ầm, nếu không nó sẽ di chuyển sang trái và phải.
- Sử dụng càng ít khối lượng trên xe càng tốt trong khi vẫn đủ lớn để di chuyển.
Những điều cần cân nhắc
- Tỷ lệ giữa bánh xe trên trục: Đối với khoảng cách, sử dụng bánh xe lớn và một trục nhỏ. Hãy nghĩ về bánh sau của một chiếc xe đạp; một bánh răng truyền động nhỏ và một bánh xe lớn.
- Quán tính: Cần bao nhiêu năng lượng để khởi động ô tô của bạn? Một chiếc xe nhẹ hơn yêu cầu ít hơn. Giảm khối lượng xe của bạn để có khoảng cách tốt nhất.
- Tỷ lệ giải phóng năng lượng: Nếu toả năng lượng chậm thì điện năng được sử dụng hiệu quả hơn, ô tô sẽ đi được quãng đường xa hơn. Một cách để làm chậm quá trình nhả này là kéo dài tay đòn bẩy. Một cánh tay dài hơn sẽ di chuyển một khoảng cách lớn hơn và cho phép nhiều dây quấn hơn quanh trục. Xe sẽ đi xa, nhưng chậm hơn.
- ma sát: Giảm thiểu ma sát trên trục xe bằng cách giảm thiểu diện tích bề mặt tiếp xúc. Một khung thép mỏng được sử dụng trong ví dụ này. Lúc đầu, một lỗ khoan qua một bản khắc gỗ được sử dụng để giữ trục xe. Điều này đã bị loại bỏ vì diện tích bề mặt lớn hơn khiến chiếc xe sử dụng năng lượng để khắc phục ma sát thay vì di chuyển về phía trước.
- Lực kéo: Đây là những gì bạn gọi là ma sát khi nó được sử dụng để có lợi cho bạn. Ma sát nên được tối đa hóa khi cần thiết (nơi dây quấn quanh trục và nơi bánh xe tiếp xúc với sàn). Dây hoặc bánh xe bị trượt tương đương với năng lượng bị lãng phí.
Cảnh báo
- Bọ ngựa rất nguy hiểm. Bạn có thể bị gãy một ngón tay. Sử dụng sự giám sát của người lớn. Bạn có thể bị thương và bạn có thể tách bẫy!
- Có giới hạn về lượng năng lượng có sẵn; sức mạnh của lò xo. Chiếc xe được hiển thị là gần tối đa. Nếu tay đòn dài hơn, hoặc bánh xe lớn hơn bất kỳ, chiếc xe sẽ không chuyển động chút nào! Trong trường hợp này, việc giải phóng năng lượng có thể được "điều chỉnh" bằng cách đẩy một số ăng ten vào (rút ngắn cần gạt).
- Hãy cẩn thận khi tiếp xúc với các dụng cụ, cắt gỗ, hoặc với bất kỳ vật liệu độc hại nào. Bạn nên luôn có người lớn giám sát khi làm việc.
