ดังนั้นครูวิทยาศาสตร์ของคุณจึงมอบหมายงานในชั้นเรียนให้คุณสร้าง "รถดักหนู" ซึ่งก็คือการสร้างและออกแบบยานพาหนะขนาดเล็กที่ได้รับพลังจากการเคลื่อนที่แบบหักของกับดักหนู เพื่อให้รถเคลื่อนที่ได้ไกลที่สุด หากคุณต้องการเอาชนะเพื่อนร่วมชั้น คุณต้องทำให้รถของคุณมีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้ครอบคลุมระยะทางที่ไกลที่สุด ด้วยวิธีการที่ถูกต้อง คุณสามารถวาดการออกแบบรถยนต์ที่มีรายละเอียดเพื่อให้ได้ระยะทางสูงสุดโดยใช้เครื่องมือง่ายๆ ที่บ้านเท่านั้น
ขั้นตอน
วิธีที่ 1 จาก 3: การเพิ่มประสิทธิภาพล้อรถของคุณ
ขั้นตอนที่ 1. ใช้ล้อหลังขนาดใหญ่
ล้อขนาดใหญ่มีความเฉื่อยในการหมุนมากกว่าล้อขนาดเล็ก ในทางปฏิบัติ เมื่อล้อเริ่มหมุน พวกเขาจะมีเวลาหยุดยากขึ้น ดังนั้นล้อที่ใหญ่กว่าจึงสมบูรณ์แบบสำหรับการแข่งขันทางไกล ในทางทฤษฎี พวกมันจะเร่งความเร็วได้ช้ากว่าล้อที่เล็กกว่า แต่หมุนได้นานกว่าและครอบคลุมระยะทางที่ไกลกว่า ดังนั้น เพื่อการกวาดล้างสูงสุด ให้วางล้อขนาดใหญ่มากไว้บนแกนบังคับเลี้ยว (ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ติดกับกับดักหนู ซึ่งมักจะเป็นด้านหลัง)
ล้อหน้าไม่สำคัญหรอก มันอาจจะใหญ่หรือเล็กก็ได้ เพื่อให้ดูเหมือนรถแข่ง คุณอาจต้องการใส่ล้อขนาดใหญ่ไว้ด้านหลังและล้อเล็กไว้ด้านหน้า
ขั้นตอนที่ 2 ใช้ล้อที่บางและเบา
อย่าวางน้ำหนักไว้บนล้อ การบรรทุกที่ไม่จำเป็นจะทำให้รถช้าลงหรือทำให้เกิดการเสียดสี นอกจากนี้ ล้อกว้างอาจส่งผลเสียต่อการลากจูงเนื่องจากแรงต้านของอากาศ ดังนั้น คุณจึงควรใช้ล้อที่บางและเบาที่สุดสำหรับรถ
- ซีดีหรือดีวีดีเก่าทำงานได้ดีพอที่จะรองรับจุดประสงค์นี้ - ใหญ่ บาง และเบามาก ในแง่ของความเข้ากันได้ สามารถใช้ปลั๊กท่อเพื่อลดขนาดของรูตรงกลางแผ่นซีดี (เพื่อให้พอดีกับเพลา)
- หากคุณมีแผ่นเสียงไวนิล คุณสามารถใช้แผ่นเสียงได้เช่นกัน แม้ว่าแผ่นเสียงอาจหนักเกินไปสำหรับกับดักหนูขนาดเล็กมาก
ขั้นตอนที่ 3 ใช้เพลาล้อหลังขนาดเล็ก
สมมติว่ารถของคุณเป็นรถที่ต้องพึ่งล้อหลัง ทุกครั้งที่เพลาล้อหลังหมุน ล้อหลังก็จะหมุนด้วย หากเพลาล้อหลังบางมาก รถดักหนูของคุณจะสามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าในระยะทางที่เท่ากันหากเพลาหลังกว้างกว่า เมื่อล้อหลังหมุนมากขึ้น ระยะทางที่วิ่งก็จะยิ่งไกลขึ้นด้วย ดังนั้นจึงค่อนข้างฉลาดหากคุณสร้างเพลาจากวัสดุที่บางที่สุด แต่ยังสามารถรับน้ำหนักของเฟรมและล้อได้
เดือยขนาดเล็กเป็นทางเลือกที่ดีและหาซื้อได้ง่าย หากคุณมีแท่งโลหะ นั่นยิ่งดี - เมื่อหล่อลื่น แท่งเหล็กมักจะไม่ถูง่ายนัก
ขั้นตอนที่ 4 สร้างแรงฉุดโดยการเพิ่มขอบล้อ
หากล้อลื่นขณะกับดักหลุด พลังงานจะสูญเปล่า - กับดักหนูทำงานเพื่อให้วงล้อหมุน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการลื่นไถล รถของคุณไม่สามารถไปถึงระยะทางที่ต้องการได้ ดังนั้นการเพิ่มวัสดุที่ทำให้เกิดการเสียดสีกับล้อหลังจะช่วยลดความเสี่ยงที่จะลื่นไถลได้ เพื่อไม่ให้รับน้ำหนักมากเกินไป ให้ใช้วัสดุเหนี่ยวนำมากเท่าที่จำเป็นเพื่อให้ยึดเกาะได้เล็กน้อย และไม่ต้องทำอะไรมากไปกว่านี้ ส่วนผสมเหล่านี้คือ:
- กาวไฟฟ้า
- ยาง
- ลูกโป่งยางแตก
- นอกจากนี้ การวางกระดาษทรายไว้ใต้ล้อเมื่อเริ่มเคลื่อนที่จะช่วยลดความเสี่ยงที่จะลื่นไถลเมื่อรถเริ่มเคลื่อนที่ (เช่น เมื่อเสี่ยงต่อการลื่นไถลบ่อยครั้ง)
วิธีที่ 2 จาก 3: การปรับโครงรถ
ขั้นตอนที่ 1. ทำให้เฟรมเบาที่สุด
ที่สำคัญที่สุด รถของคุณควรเบา ยิ่งรถของคุณมีมวลน้อยเท่าไร ยิ่งดี - ทุกกรัมหรือมิลลิกรัมที่คุณสามารถถอดออกจากโครงรถของคุณ จะทำให้รถของคุณไปได้ไกลขึ้นเรื่อยๆ พยายามอย่าเพิ่มวัสดุเฟรมอื่นนอกเหนือจากที่กำหนดโดยกับดักหนูและเพลาที่มีอยู่ หากคุณเห็นชิ้นส่วนที่ใช้งานไม่ได้ ให้ลองถอดออก หรือถ้าเป็นไปได้ ให้เจาะรูด้วยสว่านเพื่อลดน้ำหนัก คุณยังสามารถใช้วัสดุที่เบาที่สุดสำหรับโครงรถได้อีกด้วย ต่อไปนี้เป็นวัสดุที่เหมาะสม:
- ไม้บัลซ่า
- แผ่นพลาสติกแข็ง
- แผ่นโลหะที่บางและเบา (อลูมิเนียม วัสดุมุงหลังคาสังกะสี ฯลฯ)
- ของเล่นก่อสร้าง (K'NEX, Lego, ฯลฯ)
ขั้นตอนที่ 2 สร้างกรอบยาวและเล็ก
คุณต้องการให้รถมีรูปทรงตามหลักอากาศพลศาสตร์ ซึ่งหมายความว่ารถจะมีพื้นที่ผิวน้อยที่สุดในส่วนที่กำลังเคลื่อนที่ เช่นเดียวกับลูกธนู เรือยาว เครื่องบิน หรือหอก ยานพาหนะที่ออกแบบมาเพื่อประสิทธิภาพสูงสุดจะมีรูปร่างที่ยาวและบางเสมอเพื่อลดการเสียดสีกับแรงต้านของอากาศ สำหรับรถดักหนู คุณจะต้องสร้างโครงรถให้เล็ก (แม้ว่าจะสร้างกรอบที่เล็กกว่าตัวดักหนูได้ยากก็ตาม) รวมทั้งต้องบางในแนวตั้งด้วย
จำไว้ว่าเพื่อลดการเลื่อนไหล คุณควรพยายามทำให้โปรไฟล์รถของคุณบางและเล็กที่สุด ลองวางรถของคุณบนพื้นและมองที่รถของคุณจากด้านหน้าเพื่อให้มองเห็นส่วนต่างๆ ขนาดใหญ่ของรถได้ชัดเจนขึ้น
ขั้นตอนที่ 3 ใช้กาวแทนเล็บทุกที่ที่ทำได้
ถ้าเป็นไปได้ ให้ใช้กาวกับการออกแบบรถของคุณแทนการใช้ตะปู แท่งกาว หรือวัตถุหนักอื่นๆ ตัวอย่างเช่น คุณจำเป็นต้องใช้กาวเพียงเล็กน้อยเพื่อติดกับดักหนูกับกรอบ โดยทั่วไปแล้ว กาวจะใช้ได้ดีพอๆ กับเล็บ ในขณะที่เล็บจะทำให้น้ำหนักโดยไม่จำเป็น
ข้อดีอีกประการของกาวคือโดยปกติแล้วจะไม่ส่งผลต่อความต้านทานลมของรถ ในขณะเดียวกัน หากปลายเล็บโผล่ออกมาจากโครงรถ จะทำให้เกิดผลกระทบเล็กน้อย
ขั้นตอนที่ 4 คำนึงถึงความสมบูรณ์ของโครงสร้างของโครงรถเสมอ
ปัจจัยจำกัดเพียงอย่างเดียวในการสร้างโครงรถที่บางและเบาคือความเปราะบาง - หากเฟรมเบาเกินไป เฟรมจะเปราะมากจนการหลุดจากกับดักหนูจะทำให้รถเสียหายได้ ความแม่นยำในการทรงตัวประสิทธิภาพเพื่อให้ได้ระยะทางสูงสุดกับการรักษาเสถียรภาพของรถจะค่อนข้างยาก อย่างไรก็ตาม อย่ากลัวที่จะทดลอง กับดักหนูนั้นแทบจะไม่แตกหักเลย ตราบใดที่คุณมีวัสดุเฟรมมากพอ คุณก็จะมีอิสระที่จะทำผิดพลาด
หากคุณกำลังใช้วัสดุที่บอบบางมาก เช่น ไม้บัลซ่า และมีปัญหาในการประกอบโครงเข้าด้วยกัน ให้พิจารณาเพิ่มวัสดุที่แข็งแรงกว่า เช่น โลหะหรือพลาสติก ที่ด้านล่างของด้านข้างของกรอบ ด้วยการทำเช่นนี้ คุณได้เพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างของรถ รวมทั้งการเปลี่ยนแปลงของแรงต้านอากาศและน้ำหนักของรถให้น้อยที่สุด
วิธีที่ 3 จาก 3: การเพิ่มกำลังรถสูงสุด
ขั้นตอนที่ 1. ให้ "แขน" ยาวกับกับดักหนูของคุณเพื่อเพิ่มพลัง
รถดักหนูส่วนใหญ่ทำงานดังนี้: กับดักหนูถูก "ตั้งค่า" แล้ว เชือกที่ผูกติดกับกับดักจะถูกพันอย่างระมัดระวังบนเพลาล้อข้างหนึ่ง และเมื่ออุปกรณ์หลุด แขนดักหนูแบบลอยตัวจะส่งกำลังไปยังเพลา เพื่อหมุนล้อ เนื่องจากแขนกลค่อนข้างสั้น รถที่ไม่ได้สร้างอย่างระมัดระวังจะดึงเชือกเร็วเกินไปและทำให้ล้อลื่นไถลและสูญเสียกำลัง สำหรับการดึงที่ช้ากว่าและแน่นกว่า ให้ลองติดเหล็กยาวที่แขนซึ่งทำหน้าที่เป็นคันโยก จากนั้นลองผูกปลายเชือกเข้ากับเตารีดแทนการผูกเข้ากับแขน
ใช้วัสดุที่เหมาะสมเป็นเลเวอเรจ คันโยกต้องไม่งอเลยเนื่องจากความตึงของเชือก - เมื่อเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ พลังงานจะสูญเปล่า มัคคุเทศก์หลายคนแนะนำว่าโครงสร้างบัลซ่าที่แข็งแรงกว่า หรือการรองรับบัลซ่าด้วยเหล็กเสริมสำหรับคันโยกที่แข็งแรงแต่น้ำหนักเบา
ขั้นตอนที่ 2 วางกับดักให้ไกลที่สุด
สมมติว่ากับดักจะหมุนล้อหลัง คุณต้องการให้กับดักหนูอยู่ห่างจากเฟรมเพื่อไม่ให้สัมผัสกับล้อหน้า ยิ่งระยะห่างระหว่างกับดักกับล้อยิ่งดี - ยิ่งระยะทางยาวขึ้นหมายความว่าคุณจะสามารถหมุนเชือกรอบเพลาได้มากขึ้นเพื่อให้ดึงช้าลงและมีกำลังมากขึ้น
ขั้นตอนที่ 3 ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีแรงเสียดทานน้อยที่สุดกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของรถ
หากต้องการระยะทางสูงสุด คุณต้องใช้พลังงานจากกับดักหนูเกือบ 100% ซึ่งหมายความว่าคุณต้องลด "การเสียดสี" บนพื้นผิวของรถที่ไถลเข้าหากัน ใช้สารหล่อลื่นชนิดอ่อนโยน เช่น WD 40 จาระบียานยนต์หรือผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกันเพื่อรักษาจุดสัมผัสระหว่างชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของรถให้หล่อลื่นเพื่อให้รถ "วิ่ง" ได้อย่างราบรื่นที่สุด
คู่มือการผลิตรถดักหนูหลายฉบับระบุว่าเพลาเป็นสาเหตุหลักของการเสียดสีในรถดักหนู เพื่อลดแรงเสียดทานของเพลา ให้ฉีดหรือฉีดสารหล่อลื่นจำนวนเล็กน้อยบนเพลาแต่ละอันที่ติดกับเฟรม จากนั้น ถ้าเป็นไปได้ ให้ทดสอบพื้นทั่วไปโดยหมุนล้อไปมา
ขั้นตอนที่ 4. ใช้กับดักหนูที่ทรงพลังที่สุด
ส่วนใหญ่แล้ว ในการสร้างรถดักหนู นักเรียนทุกคนต้องใช้กับดักหนูที่มีขนาดเท่ากัน เพื่อให้รถแต่ละคันมีกำลังเท่ากัน อย่างไรก็ตาม หากได้รับอนุญาต ให้ใช้กับดักที่มีพลังมากกว่ากับดักทั่วไป! กับดักขนาดใหญ่ เช่น กับดักหนูท่อระบายน้ำ ให้พลังมากกว่ากับดักหนูทั่วไป แต่กับดักนี้ต้องการโครงสร้างที่แข็งแรงกว่าด้วย มิฉะนั้นกับดักนี้สามารถทำลายรถขณะสลิงได้ คุณต้องเสริมความแข็งแกร่งให้กับโครงรถและเพลารถของคุณเพื่อให้เข้าคู่กัน
โปรดทราบว่าท่อน้ำทิ้งและกับดักหนูขนาดใหญ่อื่นๆ อาจหักนิ้วได้ ดังนั้นโปรดใช้ความระมัดระวัง แม้ว่าคุณจะแน่ใจว่าได้ติดกับดักเข้ากับเพลาแล้วและจะไม่หลุดง่าย
เคล็ดลับ
- หากเชือกพันรอบเพลา รถอาจเคลื่อนตัวได้ยาก การเพิ่มลิงค์ขนาดใหญ่บนพวงมาลัยสามารถเพิ่มแรงฉุดลากได้ ในบางภาพมียางขดบนเพลาซึ่งทำหน้าที่เป็น “เฟือง” และลดการลื่นไถลของเชือก
- ใช้คันโยกที่ยาวขึ้นเพื่อขยายแขนดักหนูให้ไกลที่สุด ปลายที่ลัดเลาะในระยะทางที่ไกลกว่าจะทำให้แกนม้วนเชือกบนล้อทำงานได้ดีขึ้น เสาอากาศของวิทยุที่เสียหายสามารถใช้เป็นคานงัดได้ อะไรก็ตามที่ยาว เบา และไม่ยืดหยุ่นมากก็สามารถใช้เป็นเลเวอเรจได้
- ลดแรงเสียดทานบนเพลาโดยลดพื้นที่พื้นผิวรองรับเมื่อสัมผัสกับเพลาบังคับเลี้ยว ส่วนรองรับเพลาทำจากเหล็กบางมีแรงเสียดทานน้อยกว่ารูที่เจาะในบล็อกไม้
- ลดแรงกระแทกโดยใช้ฟองน้ำเล็กน้อยที่ทำหน้าที่เหมือนเหยื่อชีส สิ่งนี้จะลดการกระโดดของรถเมื่อแขนคันโยกหลุด
- การปรับแนวเพลาและแบริ่งเป็นสิ่งสำคัญในการลดแรงเสียดทานและปรับปรุงประสิทธิภาพ
- ลดแรงเสียดทานโดยการใช้ Molykote® สารหล่อลื่นชนิดผงที่มีส่วนประกอบของโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์กับเพลา ล้อ และสปริงดักหนู
- นำซีดีและแกนไปที่ร้านฮาร์ดแวร์หากคุณกำลังซื้อตัวหยุด "อาจ" ช่วยให้ได้ขนาดที่เหมาะสมในครั้งแรก
คุณสามารถดูความพยายามของนักเรียนได้ที่เว็บไซต์ Mouse Trap Car Challenge
- เพิ่มแรงเสียดทานโดยการแว็กซ์เชือกโดยใช้เทียนไขจุดไฟ โดยให้ขี้ผึ้ง เชือกดึงบนเพลาได้ดีกว่า
- เพิ่มความเสียดทานเมื่อจำเป็นโดยใช้ยางหรือเทปกาว หรือติดกาวรอบแกนที่เชือกพันกัน เชือกจะหมุนเพลาและจะไม่ลื่นไถล
- ลดมวลโดยใช้แท่งไฟสำหรับส่วนต่างๆ ของร่างกายของ mobi การลดมวลจะลดแรงเสียดทานที่ฐานรองเพลาด้วย
สิ่งที่ต้องรู้
- อัตราส่วนล้อต่อเพลา: สำหรับระยะทาง ให้ใช้ล้อขนาดใหญ่และเพลาเล็ก ลองนึกภาพล้อหลังของจักรยาน เกียร์เล็กและล้อใหญ่
- ความเฉื่อย: ต้องใช้ไฟเท่าไหร่จึงจะวิ่งได้? รถยนต์ที่เบากว่าต้องการพลังงานน้อยกว่า ลดมวลของรถให้ต่ำที่สุด..
- อัตราการปลดปล่อยพลังงาน: หากปล่อยพลังงานช้า พลังงานจะถูกใช้อย่างมีประสิทธิภาพ และรถจะเคลื่อนที่ต่อไป วิธีหนึ่งในการชะลอการปล่อยนี้คือการยืดแขนคันโยกให้ยาวขึ้น แขนที่ยาวกว่าจะเคลื่อนที่ได้ไกลขึ้นและทำให้มีที่ว่างมากขึ้นสำหรับแกนม้วนเชือกรอบแกน รถจะเคลื่อนที่ต่อไปแต่ช้ากว่า
- แรงเสียดทาน: ลดแรงเสียดทานบนเพลาโดยลดพื้นที่สัมผัสให้น้อยที่สุด ตัวอย่างขายึดทำจากเหล็กบาง เริ่มแรกเจาะรูในท่อนไม้ที่ใช้ยึดเพลา จากนั้นเนื่องจากพื้นที่ผิวที่ใหญ่ขึ้น รถจึงใช้พลังงานเพื่อจัดการกับแรงเสียดทานแทนที่จะเคลื่อนที่
- ดึง: นี่คือสิ่งที่เรียกว่าแรงเสียดทานเมื่อใช้เป็นข้อได้เปรียบ ควรเพิ่มแรงเสียดทานให้มากที่สุดเมื่อจำเป็น (โดยที่เชือกพันรอบเพลาและล้อกับพื้น) เชือกหรือล้อลื่นไถลจะเปลืองพลังงาน
คำเตือน
- มีการจำกัดปริมาณพลังงานที่ใช้ได้ คือกำลังต่อ รถยนต์ที่มีตัวอย่างเป็นตัวอย่างที่เกือบจะมีประสิทธิภาพสูงสุดอยู่แล้ว ถ้าคันโยกยาวขึ้นหรือล้อใหญ่ขึ้น รถจะ “ไม่ขยับเลย!” ในกรณีนี้ พลังงานที่ปล่อยออกมาสามารถ "หมุน" ได้โดยการดันเสาอากาศเข้าด้านใน
- กับดักหนูค่อนข้างอันตราย คุณสามารถหักนิ้วของคุณ ขอความช่วยเหลือจากผู้ใหญ่ คุณสามารถได้รับบาดเจ็บและคุณยังสามารถทำลายกับดักได้!
- ระมัดระวังเมื่อใช้เครื่องมือ สับไม้ หรือเมื่อใช้วัตถุอันตราย คุณควรขอความช่วยเหลือจากผู้ใหญ่เสมอเมื่อทำงาน