Portanto, seu professor de ciências dá a você a tarefa de construir um “carro ratoeira”, que consiste em construir e projetar um pequeno veículo que obtém energia do movimento de estalo de uma ratoeira para que o carro possa se mover o mais longe possível. Se você quiser superar seus colegas de classe, deve tornar seu carro o mais eficiente possível para que ele cubra a distância mais longa. Com a abordagem certa, você pode desenhar designs de carros detalhados para atingir a distância máxima usando apenas ferramentas simples em casa.
Etapa
Método 1 de 3: Otimizando as rodas do seu veículo
Etapa 1. Use uma roda traseira grande
As rodas grandes têm maior inércia rotacional do que as rodas pequenas. Em termos práticos, quando as rodas começarem a girar, será mais difícil para elas parar. Portanto, as rodas maiores são perfeitas para competições de distância - teoricamente, elas irão acelerar mais lentamente do que as rodas menores, mas giram mais e cobrirão distâncias mais longas. Portanto, para obter o máximo de folga, coloque a roda muito grande no eixo de direção (que é onde a ratoeira é fixada, que geralmente é a parte traseira)
A roda dianteira realmente não importa - pode ser grande ou pequena. Para fazer com que pareça um carro de corrida, você pode colocar as rodas grandes na parte traseira e as menores na frente
Etapa 2. Use uma roda fina e leve
Não coloque peso nas rodas - cargas desnecessárias irão certamente reduzir a velocidade do carro ou causar atrito. Além disso, rodas largas podem ter um efeito negativo no reboque devido à resistência do ar. Portanto, é melhor usar as rodas mais finas e leves para o carro.
- CDs ou DVDs antigos funcionam bem o suficiente para atender a esse propósito - grandes, finos e muito leves. Em termos de compatibilidade, os bujões podem ser usados para reduzir o tamanho do orifício no centro do CD (para encaixar no eixo).
- Se você tiver discos de vinil, também poderá usá-los, embora possam ser muito pesados para uma ratoeira muito pequena.
Etapa 3. Use um eixo traseiro pequeno
Suponha que seu carro seja um carro que depende de rodas traseiras. Cada vez que o eixo traseiro gira, a roda traseira também gira. Se o eixo traseiro for muito fino, seu carro ratoeira será capaz de se mover mais rápido pela mesma distância do que se o eixo traseiro fosse mais largo. Quando a roda traseira gira mais, a distância percorrida também será maior. Portanto, é bastante sensato se você fizer o eixo do material mais fino, mas ainda assim pode suportar o peso do quadro e das rodas.
Cavilhas pequenas são uma escolha muito boa e são fáceis de obter. Se você tiver barras de metal, isso é ainda melhor - quando lubrificadas, elas geralmente não esfregam com facilidade
Etapa 4. Crie tração adicionando arestas à roda
Se a roda escorregar enquanto a armadilha está se partindo, energia será desperdiçada - a ratoeira funciona para fazer a roda girar. Porém, devido à derrapagem, seu carro não atinge a distância desejada. Portanto, adicionar um material indutor de fricção à roda traseira reduzirá o risco de escorregar. Para não colocar muito peso, use a quantidade de material de indução necessária para dar um pouco de aderência e nada mais. Esses ingredientes são:
- Adesivo elétrico
- Borracha
- O balão de borracha que estourou
- Além disso, colocar uma lixa sob as rodas no início do movimento irá reduzir o risco de escorregar quando o carro começa a se mover (ou seja, quando o risco de escorregar é frequente).
Método 2 de 3: Ajustando a Estrutura do Carro
Etapa 1. Deixe a moldura o mais leve possível
Mais importante ainda, seu carro deve ser leve. Quanto menos massa o seu carro tiver, melhor - cada grama ou miligrama que você remover do chassi do carro fará com que ele ande cada vez mais longe. Tente não adicionar nenhum material de estrutura além do exigido pela ratoeira e eixo existentes. Se você vir uma peça que não funciona, tente removê-la ou, se possível, faça um furo nela com uma broca para reduzir o peso. Você também pode usar o material mais leve para o chassi do veículo. Os seguintes são materiais adequados:
- Madeira balsa
- Folha de plástico duro
- Placa de metal fina e leve (alumínio, material de zinco para telhados, etc.)
- Brinquedos de construção (K'NEX, Lego, etc.)
Etapa 2. Faça uma moldura longa e pequena
Idealmente, você deseja que o carro tenha uma forma aerodinâmica - ou seja, o carro terá a menor área de superfície na parte contra a qual está se deslocando. Como uma flecha, um escaler, um avião ou uma lança, um veículo projetado para máxima eficiência sempre terá um formato longo e fino para minimizar o atrito contra a resistência do ar. Para um carro ratoeira, você precisará construir a estrutura do carro para ser pequena (embora seja difícil fazer uma estrutura menor do que a própria ratoeira), bem como verticalmente estreita.
Lembre-se de que, para minimizar o deslizamento, você deve tentar tornar o perfil do seu carro o mais fino e pequeno possível. Experimente colocar o carro no chão e olhá-lo de frente para ter uma visão mais clara das partes grandes do carro
Etapa 3. Sempre que possível, use cola em vez de pregos
Se possível, aplique cola no design do seu carro em vez de usar pregos, bastões de cola ou outros objetos pesados. Por exemplo, você só precisa usar uma pequena quantidade de cola para colar a ratoeira na moldura. Em geral, a cola funciona tão bem quanto os pregos, enquanto os pregos colocam um peso desnecessário sobre ela.
Outra vantagem da cola é que geralmente não afeta a resistência ao vento do veículo. Enquanto isso, se a ponta do prego sair da estrutura do carro, isso causará um efeito menor
Etapa 4. Sempre tenha em mente a integridade estrutural do quadro do carro
O único fator limitante quando se trata de fazer um quadro de carro leve e fino é sua fragilidade - se o quadro for muito leve, ele será tão frágil que um estalo de uma ratoeira danificará o carro. A precisão no equilíbrio da eficiência para atingir a distância máxima com a estabilização do carro será bastante difícil. No entanto, não tenha medo de experimentar. A ratoeira raramente se quebra, então, contanto que você tenha bastante material para a moldura, terá a liberdade de cometer erros.
Se você estiver usando um material muito frágil, como madeira balsa, e tiver problemas para encaixar a moldura, considere adicionar um material mais forte, como metal ou plástico, na parte inferior da lateral da moldura. Ao fazer isso, você aumentou a resistência estrutural do carro e também minimizou as alterações na resistência ao ar e no peso
Método 3 de 3: maximizando a potência do carro
Passo 1. Dê à sua ratoeira um “braço” comprido para aumentar sua força de alavanca
A maioria dos carros ratoeira funcionam da seguinte forma: a ratoeira é "montada", uma corda amarrada à armadilha é cuidadosamente enrolada em um dos eixos da roda e, quando o dispositivo é rompido, o braço da armadilha flutuante envia força para o eixo para girar as rodas. Como o braço da armadilha é bastante curto, um carro que não seja construído cuidadosamente puxará a corda muito rapidamente e fará com que as rodas escorreguem e percam a força. Para um puxão mais lento e firme, tente prender um ferro longo no braço que funciona como uma alavanca e, em seguida, tente amarrar a ponta da corda ao ferro em vez de amarrá-la ao braço.
Use o material certo como alavanca. A alavanca não deve dobrar devido à tensão da corda - quando isso acontece, energia é perdida. Muitos guias recomendam uma construção de balsa mais resistente ou suportes de balsa com ferro adicionado para uma alavanca resistente, mas leve
Etapa 2. Coloque a armadilha o mais longe possível
Suponha que a armadilha fará a roda traseira girar. Você deseja que a ratoeira fique longe da estrutura, para que não toque nas rodas dianteiras. Quanto maior a distância entre a armadilha e a roda, melhor - quanto maior a distância significa que você poderá enrolar mais corda ao redor do eixo para uma tração mais lenta e mais potência.
Etapa 3. Garanta o mínimo de atrito nas partes móveis do carro
Para a distância máxima, você deseja usar quase 100% do poder da sua ratoeira. Isso significa que você deve reduzir o "atrito" nas superfícies dos carros que deslizam uns contra os outros. Use um lubrificante suave, como WD 40, graxa automotiva ou produtos semelhantes para manter os pontos de contato entre as partes móveis do carro lubrificados para que o carro “funcione” o mais suavemente possível.
Muitos manuais de fabricação de carros ratoeira identificam o eixo como a principal fonte de atrito nos carros ratoeira. Para minimizar o atrito do eixo, aplique ou borrife uma pequena quantidade de lubrificante em cada eixo preso ao chassi. Então, se possível, teste o terreno comum girando as rodas para frente e para trás
Etapa 4. Use a ratoeira mais poderosa
Na maioria das vezes, para fazer um carro ratoeira, todos os alunos são obrigados a usar uma ratoeira do mesmo tamanho para que cada carro tenha a mesma quantidade de potência. No entanto, se permitido, use armadilhas que tenham mais poder do que armadilhas normais! Armadilhas maiores, como uma ratoeira de esgoto, fornecem mais energia do que uma ratoeira normal. Mas essa armadilha também requer uma construção de quadro mais resistente. Caso contrário, esta armadilha pode destruir o carro durante o lançamento. Você precisa fortalecer o quadro e o eixo do seu carro para combinar.
Lembre-se de que as armadilhas de esgoto e outras grandes armadilhas para roedores podem quebrar dedos. Portanto, tome cuidado, mesmo quando tiver certeza de que a armadilha já está presa ao eixo e não vai se quebrar facilmente
Pontas
- Se a corda estiver enrolada no eixo, pode ser difícil para o carro se mover. A adição de um grande link no volante pode aumentar a tração. Em algumas fotos, há uma bobina de borracha no eixo, que atua como uma “engrenagem” e reduz o escorregamento da corda.
- Use a alavanca mais longa para estender o braço da ratoeira o máximo possível. A extremidade que percorre uma distância maior tornará mais fácil para o carretel de corda na roda funcionar melhor. A antena de um rádio danificado pode ser usada como alavanca. Qualquer coisa que seja longa, leve e não muito flexível pode ser usada como alavanca.
- Reduza o atrito no eixo, minimizando a área da superfície de apoio em contato com o eixo de direção. Os suportes do eixo feitos de aço fino têm menos fricção do que os orifícios feitos em blocos de madeira.
- Reduza o choque usando uma pequena esponja que funciona como uma isca de queijo. Isso reduzirá o salto do carro quando o braço da alavanca se encaixar.
- O ajuste das linhas de eixo e rolamentos é essencial para reduzir o atrito e melhorar o desempenho.
- Reduza o atrito aplicando Molykote® um lubrificante em pó à base de dissulfeto de molibdênio em eixos, rodas e molas de ratoeira.
- Leve o CD e o eixo à loja de ferragens se for comprar rolhas. Isso "pode" ajudar a acertar o tamanho da primeira vez.
Você pode ver os esforços dos alunos no site do Mouse Trap Car Challenge.
- Aumente a fricção encerando a corda usando uma vela acesa. Ao fornecer cera, a corda tem uma melhor tração no eixo.
- Aumente o atrito quando necessário usando borracha ou fita adesiva ou aplique adesivo ao redor do eixo onde a corda está enrolada. A corda girará o eixo e não escorregará.
- Reduza a massa usando bastões de luz para as partes do corpo do mobi. A redução da massa também reduzirá o atrito nos suportes do eixo.
Coisas para saber
- Relação roda para eixo: Para distância, use uma roda grande e um eixo pequeno. Imagine a roda traseira de uma bicicleta; Engrenagens pequenas e rodas grandes.
- Inércia: Quanta energia é necessária para fazer o carro funcionar? Carros mais leves requerem menos energia. Abaixe a massa do seu veículo para a melhor distância.
- Taxa de liberação de energia: Se a energia for liberada lentamente, a potência será usada com mais eficiência e o carro se moverá mais longe. Uma maneira de retardar essa liberação é alongar o braço da alavanca. O braço mais longo vai mais longe e deixa mais espaço para o carretel de corda ao redor do eixo. O carro se moverá mais longe, mas mais devagar.
- Atrito: Minimize o atrito no eixo, minimizando a área de contato. Suportes feitos de aço fino são usados como exemplo. Inicialmente, é feito um furo no bloco de madeira usado para segurar o eixo. Então, devido à maior área de superfície, o carro usa energia para lidar com o atrito em vez de se mover.
- puxar: Isso é o que chamamos de atrito quando usado como uma vantagem. O atrito deve ser maximizado onde for necessário (onde a corda é enrolada ao redor do eixo e onde a roda encontra o chão). Rodas ou cordas escorregadias desperdiçam energia.
Aviso
- Existe um limite para a quantidade de energia disponível; ou seja, potência por. O carro exemplificado já é um exemplo que atinge eficiência quase máxima. Se as alavancas fossem mais longas, ou as rodas fossem maiores, o carro "nem se moveria!" Neste caso, a potência liberada pode ser “girada” empurrando a antena para dentro (encurtando a alavanca).
- As armadilhas para ratos são bastante perigosas. Você pode quebrar seu dedo. Peça ajuda a um adulto. Você pode se machucar e também quebrar armadilhas!
- Tenha cuidado ao usar ferramentas, cortar madeira ou ao usar materiais perigosos. Você deve sempre pedir ajuda a um adulto ao trabalhar.
