Conducir un coche ratonera lo más lejos posible

Así que el profesor de física te ha encargado que hagas un coche con una `ratonera`: crea, diseña y construye un pequeño vehículo propulsado por la acción elástica de una ratonera para que viaje lo más lejos posible. Si quieres ser mejor que los demás estudiantes de tu clase, debes hacer que tu auto sea lo más eficiente posible para que puedas exprimir cada centímetro de tu `auto`. Con el enfoque correcto, es posible optimizar el diseño de su automóvil para una distancia máxima utilizando solo materiales domésticos comunes. También puede ser posible comprar un kit de dicho vehículo, para ahorrarse muchos problemas.

Pasos

Método 1 de 3: optimizar las ruedas

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1. Usa ruedas traseras más grandes. Las ruedas grandes tienen una mayor inercia rotacional que las ruedas pequeñas. En la práctica, esto significa que una vez que empiezan a rodar, son más difíciles de detener. Esto hace que las ruedas grandes sean perfectas para carreras en las que la distancia es importante: en teoría, acelerarán menos rápido que las ruedas más pequeñas, pero rodarán durante mucho más tiempo y, en general, cubrirán una mayor distancia. Entonces, para una distancia máxima, haga que las ruedas unidas al eje de transmisión (al que se une la trampa para ratones, generalmente la parte trasera) sean muy grandes.
  • La rueda delantera es un poco menos importante: puede ser grande o pequeña. Para que su vehículo se vea como un clásico corredor de carreras, opte por ruedas traseras grandes y ruedas delanteras más pequeñas.
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2. Use ruedas delgadas y livianas. Las ruedas más delgadas brindan menos fricción y pueden rodar más, si la distancia es lo que desea o necesita con su vehículo ratonera. También es importante tener en cuenta el peso de las ruedas en sí: cualquier peso que no sea necesario eventualmente reducirá la velocidad de su automóvil o creará fricción adicional. Además, vale la pena señalar que las ruedas anchas pueden tener incluso un pequeño efecto negativo en la resistencia del aire del automóvil. Por estas razones, desea utilizar las ruedas más delgadas y livianas disponibles para su automóvil.
  • Los CD o DVD antiguos funcionan bastante bien para este propósito: son grandes, delgados y extremadamente livianos. En este caso se puede usar una arandela para reducir el agujero en el centro del CD (para que el eje encaje mejor).
  • Si tiene acceso a un disco de vinilo antiguo (para un tocadiscos), estos también funcionan muy bien, aunque pueden ser demasiado pesados ​​para las ratoneras más pequeñas.
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    3. Utilice un eje trasero estrecho. Suponiendo que va a ser un automóvil con tracción trasera, las ruedas traseras girarán cada vez que gire el eje trasero. Si tu eje trasero es extremadamente pequeño, tu coche ratonera podrá girar más veces para el mismo largo de cuerda que si fuera más ancho. Esto se traduce en girar las ruedas traseras con más frecuencia, lo que significa una mayor distancia! Es por eso que es una buena idea hacer su eje del material más delgado disponible que aún pueda soportar el peso del cuadro y las ruedas.
  • Los tacos de madera estrechos son una opción buena y fácil de encontrar aquí. Si tiene acceso a varillas de metal delgadas, estas son aún mejores: cuando están lubricadas, generalmente dan menos fricción.
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    4. Crea tracción al raspar los bordes de las ruedas. Si las ruedas resbalan en el suelo cuando la trampa se cierra, se desperdicia energía: la ratonera hace girar las ruedas, pero no obtienes ninguna distancia adicional. Si esto le sucede a su automóvil, agregar material rugoso a las ruedas traseras puede mejorar su tracción. Para mantener su peso bajo, use solo lo que necesita para dar a los extremos de las ruedas algo de tracción y no más. Algunos materiales adecuados son:
  • cinta eléctrica
  • bandas de goma
  • globos rotos
  • Además, un trozo de papel de lija debajo de las ruedas traseras en la línea de salida puede reducir el deslizamiento si el automóvil comienza a moverse (cuando es más probable que derrape).
  • Método 2 de 3: ajustar el chasis

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    1. Construya el chasis más ligero posible. Ante todo, tu coche debe ser ligero. Cuanto menor sea la masa de su automóvil, mejor: cada gramo o miligramo que pueda eliminar del chasis de su automóvil lo llevará un poco más lejos. Trate de no usar ningún material de chasis adicional más allá de lo que se necesita para mantener la ratonera y los ejes de las ruedas en su lugar. Si ve espacio desperdiciado, intente eliminarlo, o si esto es imposible, taladre agujeros con un taladro para reducir el peso. También necesita el material más ligero posible para su chasis. Aquí hay algunos ejemplos que pueden ser apropiados:
    • balsa
    • Platos de plastico duro
    • Chapas finas y ligeras (cubiertas de aluminio/estaño, etc.).)
    • Juguetes de construcción (K`NEX, Lego, etc.).)
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    2. Haz el chasis largo y estrecho. Idealmente, el automóvil debería ser aerodinámico, es decir, tener un área de superficie lo más pequeña posible en la dirección en la que conducirá. Compare esto con una flecha, una lancha rápida, un avión o una lanza: un vehículo diseñado con la máxima eficiencia en mente casi siempre tendrá una forma larga y delgada para minimizar la resistencia. Para los propósitos de su automóvil trampa para ratones, esto significará que su chasis debe ser angosto tanto horizontal como verticalmente (aunque será difícil hacer que el chasis sea más angosto que la trampa para ratones).
  • Recuerde minimizar la resistencia dándole a su automóvil el perfil más estrecho y pequeño posible. Párese en el piso y mire su automóvil desde el frente para ver partes del chasis que hacen que el perfil de su automóvil sea innecesariamente grande.
  • Adaptar un coche ratonera para la distancia Paso 3
    3. Use pegamento en lugar de clavos siempre que sea posible. Siempre que sea posible, trate de usar pegamento en el diseño de su automóvil, en lugar de clavos, alfileres u otros materiales más pesados. Por ejemplo, solo necesita usar unos pequeños puntos de pegamento para unir su ratonera al chasis. En general, el pegamento se sostiene tan bien como las uñas, lo que puede agregar peso innecesario. Use superpegamento, no pegamento escolar, ya que este último no se sujetará muy bien.
  • Otra ventaja del pegamento es que generalmente no afecta la resistencia al aire de su automóvil. Por otro lado, si alguno de los extremos de un clavo sobresale del chasis, poder tener un pequeño efecto.
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    4. Tenga en cuenta la integridad estructural de su chasis. El único factor limitante cuando se trata de cuán liviano y delgado puede hacer que el chasis de su automóvil trampa para ratones sea su fragilidad: si el automóvil es demasiado liviano, puede volverse tan frágil que la acción de romper la trampa para ratones puede romper el automóvil. El delicado equilibrio entre alcanzar la distancia máxima y hacer que su automóvil sea inestable puede ser bastante difícil de lograr, pero atrévase a experimentar. La ratonera en sí probablemente nunca se romperá, por lo que siempre que tenga material de chasis adicional, puede cometer errores.
  • Si está utilizando un material extra delicado como la madera de balsa y tiene problemas para mantener unido el chasis, considere agregar una pequeña tira de un material más resistente (como metal o plástico) en la parte inferior del chasis. Esto aumenta la resistencia estructural del automóvil y limita el cambio en la resistencia del aire y el peso.
  • Método 3 de 3: maximizar el poder

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    1. Dale a tu ratonera un `brazo` largo para aumentar el apalancamiento. La mayoría de los carros trampa para ratones funcionan así: la ratonera está `colocada`, una cuerda atada al brazo de la ratonera se envuelve cuidadosamente alrededor de uno de los ejes de las ruedas, y cuando la trampa se cierra, el brazo oscilante de la trampa transfiere su energía al eje para girar las ruedas. Debido a que el brazo de la trampa es bastante corto, si el automóvil no se construye con cuidado, puede tirar de la cuerda demasiado rápido, lo que hace que las ruedas patinen y se pierda energía. Para un tirón más lento y estable, coloque un palo largo en el brazo para que actúe como palanca, luego ate el extremo de la cuerda a él, en lugar de al brazo en sí.
    • Es importante utilizar el material adecuado para su palanca. El mango no debe doblarse bajo la tensión de la cuerda, lo que significa que se desperdicia energía. Muchos manuales recomiendan construcciones de balsa sólida o balsa reforzada con metal para una palanca resistente pero liviana.
    Adaptar un coche ratonera para la distancia Paso 6
    2. Coloque la trampa lo más adelante posible. Suponiendo que la trampa está impulsando las ruedas traseras, coloque la ratonera lo más adelante posible en el chasis, sin tocar las ruedas delanteras. Cuanto mayor sea la distancia entre la trampa y las ruedas, mejor: más distancia significa que puede enrollar más cuerda alrededor del eje para la red un poco más tirón lento y constante.
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    3. Asegúrese de que haya una fricción mínima en las partes móviles. Para una distancia máxima, desea usar la mayor cantidad posible de poder de su ratonera. Esto significa reducir la fricción en las superficies de su automóvil donde los puntos se deslizan uno contra el otro. Use un lubricante suave, como WD-40, aceite de máquina de coser o un producto similar para mantener bien engrasados ​​los puntos de contacto entre las partes móviles de un automóvil para que el automóvil "conduzca" con la mayor suavidad posible.
  • Todas las instrucciones de construcción de un coche ratonera indican que el eje es la principal fuente de fricción en dicho vehículo. Para minimizar la fricción en el eje, frote o rocíe un poco de lubricante en cada eje donde se une con el chasis y, si es posible, colóquelo en el punto de contacto deslizando las ruedas hacia adelante y hacia atrás.
  • Imagen titulada Adapt a Mousetrap Car for Distance Paso 8
    4. Si puedes, usa la ratonera más poderosa posible. Por lo general, todos los estudiantes tendrán que usar la misma ratonera para esta tarea, de modo que todos los autos tengan la misma potencia. Sin embargo, si no tiene esta limitación, use la trampa para ratones más poderosa que pueda encontrar! Las trampas más grandes, como las trampas para ratas, brindan mucha más potencia que las trampas para ratones básicas, pero también requieren estructuras más resistentes y pueden romper el automóvil si se cierran, por lo que es posible que deba fortalecer y modificar su chasis o ejes.
  • Tenga en cuenta que las trampas para ratas y otras trampas para roedores grandes pueden romperle los dedos fácilmente, así que tenga mucho cuidado con las trampas afiladas, incluso si está seguro de que la trampa está asegurada a su eje y no puede soltarse.
  • Consejos

    • Reducir la fricción en el eje minimizando el área del soporte que contacta con el eje de transmisión. Un soporte de eje de acero delgado tiene menos fricción que un agujero perforado a través de un tronco.
    • Reduzca el impacto colocando un trozo de esponja en el lugar del queso. Esto evita que el automóvil salte demasiado cuando el brazo de palanca se pliega.
    • La alineación de los ejes y la suspensión es fundamental para reducir la fricción y mejorar el rendimiento.
    • Llévate un CD y las cenizas a la ferretería al comprar una lavadora. Esto aumenta la posibilidad de que obtenga inmediatamente el tamaño correcto la primera vez.
    • Puede ver muchos proyectos diferentes de estudiantes en el sitio web `Mouse Trap Car Challenge`.
    • Aumente la fricción encerando la cuerda con cera de vela. Al encerarlo, la cuerda tiene una mejor fuerza de tracción en el eje.
    • Aumente la fricción donde sea necesario usando una banda elástica o cinta adhesiva alrededor del eje donde se enrolla la cuerda. La cuerda debe girar el eje y no deslizarse.
    • Reduzca la masa usando una barra de luz simple como carrocería de automóvil. La reducción de la masa también reduce la fricción en los soportes del eje.
    • Es útil asegurarse de que su eje no se tambalee, de lo contrario, se moverá hacia la izquierda y hacia la derecha.
    • Use la menor masa posible en el automóvil mientras lo hace lo suficientemente grande para moverse.

    Cosas para considerar

    • Relación rueda/eje: Use ruedas grandes y un eje pequeño para la distancia. Piense en la rueda trasera de una bicicleta; una unidad pequeña y una rueda grande.
    • inercia: ¿Cuánta energía se necesita para encender su automóvil?? Un coche más ligero necesita menos. Reduzca la masa de su vehículo para la mayor distancia.
    • Liberación de energía: Si la energía se libera lentamente, la potencia se usa de manera más eficiente y el automóvil se moverá más. Una forma de ralentizar esta liberación es alargar el brazo de palanca. Un brazo más largo cubre una mayor distancia y proporciona más cuerda alrededor del eje. El coche va más lejos, pero más lento.
    • Fricción: Minimice la fricción en el eje minimizando el área de contacto. En este ejemplo se utiliza un soporte de acero delgado. Al principio, se perforó un agujero a través de un tronco para sujetar el eje. Esto se omitió porque el área de superficie aumentada significa que el automóvil usa energía para superar la fricción en lugar de avanzar.
    • Tracción: Esta es la fricción que usas a tu favor. La fricción debe maximizarse donde sea necesario (donde la cuerda se enrolla alrededor del eje y donde las ruedas entran en contacto con el piso). Deslizar cuerdas o ruedas equivale a energía desperdiciada.

    Advertencias

    • Hay un límite a la cantidad de energía disponible: la fuerza del resorte. El coche representado está cerca del máximo. Si el brazo de palanca hubiera sido más largo, o las ruedas fueran más grandes, el automóvil no te muevas en absoluto! En este caso, la entrega de energía se puede `sintonizar` empujando las antenas (acortando la palanca).
    • Las ratoneras son peligrosas. Podrías romperte un dedo. Ser siempre supervisado por un adulto. Podrías lastimarte y la caída podría romperse!
    • Tenga cuidado con las herramientas, el corte de madera o cualquier material dañino. Asegúrate de que haya siempre la supervisión de un adulto es cuando trabajas en el proyecto.

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