Entonces, tu profesor de ciencias le ha dado a tu clase la tarea clásica del "carro trampa para ratones": hacer, diseñar y construir un vehículo pequeño impulsado por la acción de chasquido de una trampa para ratones para hacer que tu carro viaje lo más lejos posible. Si quieres estar por delante de todos los demás estudiantes de tu clase, tendrás que hacer que tu automóvil sea lo más eficiente posible para que puedas exprimir hasta el último centímetro de tu "automóvil". Con el enfoque correcto, es posible optimizar el diseño de su automóvil para una distancia máxima utilizando solo materiales domésticos comunes. También puede comprar un kit de coche trampa para ratones en cualquier tienda de manualidades y no preguntarse si funcionará.
Pasos
Método 1 de 3: Optimización de sus ruedas
Paso 1. Utilice ruedas traseras grandes
Las ruedas grandes tienen mayor inercia rotacional que las ruedas pequeñas. En la práctica, esto significa que una vez que comienzan a rodar, es más difícil dejar de rodar. Esto hace que las ruedas grandes sean perfectas para las competencias basadas en la distancia; en teoría, acelerarán menos rápido que las ruedas más pequeñas, pero rodarán mucho más tiempo y recorrerán una mayor distancia en general. Por lo tanto, para una distancia máxima, haga que las ruedas del eje motriz (al que está atada la trampa para ratones, que suele ser la trasera) sean muy grandes.
La rueda delantera es un poco menos importante: puede ser grande o pequeña. Para un estilo clásico de drag racer, querrás ruedas grandes en la parte trasera y más pequeñas en la parte delantera
Paso 2. Utilice ruedas delgadas y ligeras
Las ruedas más delgadas tienen menos fricción y pueden ir más lejos si la distancia es la que desea o necesita con su corredor de trampa para ratones. También es importante tener en cuenta el peso de las ruedas: cualquier peso innecesario reducirá la velocidad de su automóvil o provocará una mayor fricción. Además, vale la pena señalar que las ruedas anchas pueden incluso tener un pequeño efecto negativo en la resistencia del automóvil debido a la resistencia del aire. Por estas razones, querrá utilizar las ruedas más delgadas y ligeras 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 de plomería para reducir el tamaño del orificio en el medio del CD (para que se ajuste mejor al eje).
- Si tiene acceso a vinilos viejos, estos también funcionan muy bien, aunque pueden ser demasiado pesados para las ratoneras más pequeñas.
Paso 3. Utilice un eje trasero estrecho
Suponiendo que su automóvil es un automóvil de tracción trasera, cada vez que su eje trasero gira, las ruedas traseras giran. Si su eje trasero es extremadamente delgado, su carro ratonera podrá girarlo más veces con la misma longitud de cuerda que si fuera más ancho. Esto se traduce en girar las ruedas traseras más veces, lo que significa una mayor distancia. Por esta razón, es una buena idea hacer su eje con el material más delgado disponible que aún pueda soportar el peso del cuadro y las ruedas.
Las varillas de madera estrechas son una excelente opción de fácil acceso aquí. Si tiene acceso a varillas de metal delgadas, estas son incluso mejores: cuando están lubricadas, generalmente tienen menos fricción
Paso 4. Cree tracción dando los bordes de la fricción de las ruedas
Si las ruedas resbalan contra el suelo cuando se activa la trampa, se desperdicia energía: la ratonera funciona para hacer que las ruedas giren, pero no obtienes ninguna distancia adicional. Si esto sucede con su automóvil, agregar un material que induzca la fricción a las ruedas traseras puede reducir su deslizamiento. Para mantener bajos sus requisitos de peso, use solo la cantidad necesaria para dar a las puntas de las ruedas un poco de agarre y no más. Algunos materiales adecuados son:
- Cinta eléctrica
- Bandas de goma
- Goma de globo reventado
- Además, colocar un trozo de papel de lija debajo de las ruedas traseras en la línea de salida puede reducir el deslizamiento cuando el automóvil comienza a moverse (cuando es más probable).
Método 2 de 3: personalización de su marco
Paso 1. Construya el marco más ligero posible
Sobre todo, su automóvil debe ser liviano. Cuanto menor sea la masa de su automóvil, mejor: cada gramo o miligramo que pueda quitar del marco de su automóvil es un poco más lejos que su ratonera podrá empujar su automóvil. Trate de no tener ningún material de marco adicional más allá del necesario para mantener la trampa para ratones y los ejes de las ruedas en su lugar. Si ve espacio desperdiciado en su marco, intente quitarlo o, si esto es imposible, haga agujeros con un taladro para reducir su peso. También querrá utilizar el material más ligero posible para su marco. Éstos son solo algunos de los adecuados:
- Balsa
- Láminas de plástico duro
- Láminas de metal delgadas y ligeras (material de techo de aluminio / estaño, etc.)
- Juguetes de construcción (K'NEX, Legos, etc.)
Paso 2. Haga el marco largo y estrecho
Idealmente, desea que su automóvil tenga una forma aerodinámica, es decir, para que presente la menor superficie posible en la dirección en la que viajará. Como una flecha, una lancha, un avión o una lanza, un vehículo diseñado con la máxima eficiencia en mente casi siempre tendrá una forma alargada y delgada para minimizar la resistencia del aire. Para los propósitos de su carro ratonera, esto significará hacer que su marco sea estrecho (aunque será difícil hacer que su marco sea más estrecho que la trampa para ratones) y verticalmente delgado.
Recuerde, para minimizar la resistencia, está tratando de darle a su automóvil el perfil más estrecho y pequeño posible. Intente agacharse en el suelo y mirar su automóvil desde el frente para detectar piezas del marco que hacen que el perfil de su automóvil sea innecesariamente grande
Paso 3. Utilice pegamento en lugar de clavos siempre que sea posible
Siempre que pueda, intente usar pegamento en el diseño de su automóvil, en lugar de clavos, alfileres u otras soluciones más pesadas. Por ejemplo, solo debería necesitar usar solo unas pequeñas manchas de pegamento para fijar su ratonera al marco. Generalmente, el pegamento se mantendrá tan bien como los clavos, lo que puede agregar un peso innecesario. Use superpegamento, no pegamento escolar, no se mantendrá tan bien.
Otra ventaja del pegamento es que normalmente no debería afectar la resistencia al aire de su automóvil. Por otro lado, si cualquiera de los extremos de un clavo sobresale de su marco, puede tener un efecto menor
Paso 4. Tenga en cuenta la integridad estructural de su marco
El único factor limitante cuando se trata de cuán liviano y delgado puede hacer el armazón de su auto ratonera es su fragilidad: si es demasiado liviano, puede volverse tan frágil que la acción de saltar la ratonera rompe el auto. El delicado equilibrio entre alcanzar la distancia máxima y hacer que su automóvil sea inestable puede ser bastante complicado de lograr, pero no tenga miedo de experimentar. Es poco probable que la trampa para ratones se rompa alguna vez, por lo que siempre que tenga material de marco adicional, tendrá la libertad de cometer errores.
Si está utilizando un material extra frágil como la madera de balsa y tiene dificultades para mantener el marco unido, considere agregar una pequeña tira de un material más resistente como metal o plástico en la parte inferior del marco. Hacer esto aumenta la resistencia estructural del automóvil al tiempo que minimiza el cambio en su resistencia al aire y peso
Método 3 de 3: Maximizar su poder
Paso 1. Dale a tu trampa un "brazo" largo para aumentar su apalancamiento
La mayoría de los carros para ratoneras funcionan de la siguiente manera: la ratonera está "preparada", una cuerda atada al brazo de la ratonera se enrolla cuidadosamente alrededor de uno de los ejes de la rueda y, cuando se abre la trampa, el brazo oscilante de la trampa transfiere su energía. al eje para girar las ruedas. Dado que el brazo de la trampa es bastante corto, si el automóvil no está construido con cuidado, puede tirar de la cuerda demasiado rápido, haciendo que las ruedas patinen y se pierda energía. Para un tirón más lento y estable, intente sujetar un palo largo al brazo para que actúe como palanca, luego ate el extremo de la cuerda a esto, mejor que al brazo mismo.
Es importante utilizar el material adecuado para su palanca. La palanca no debe doblarse en absoluto bajo la tensión de la cuerda, esto representa energía desperdiciada. Muchas guías recomiendan construcciones de balsa resistentes o balsa reforzada con metal para dar una palanca resistente pero ligera
Paso 2. Coloque la trampa lo más adelante posible
Suponiendo que su trampa hará girar las ruedas traseras, querrá que la trampa para ratones de su automóvil esté muy hacia adelante en el marco, como puede ser sin tocar las ruedas delanteras. Cuanto mayor sea la distancia entre la trampa y las ruedas, mejor; más distancia significa que podrá enrollar más cuerda alrededor del eje para obtener un poco más de potencia de tracción lenta y constante.
Paso 3. Asegure una mínima fricción en sus partes móviles
Para una distancia máxima, querrá usar lo más cerca posible del 100% de la potencia de su ratonera. Esto significa reducir la fricción en las superficies de su automóvil donde los puntos se deslizan entre sí. Utilice un lubricante suave, como WD-40, grasa para automóviles o un producto similar para mantener bien engrasados los puntos de contacto entre las partes móviles de un automóvil para que el automóvil "funcione" lo más suavemente posible.
Muchas guías de construcción de carros ratoneras identifican el eje como la principal fuente de fricción en un carro ratonera. Para minimizar la fricción del eje, frote o rocíe un poco de lubricante en cada eje donde se encuentra con el marco, luego, si es posible, aplíquelo en el punto de contacto deslizando las ruedas hacia adelante y hacia atrás
Paso 4. Si está permitido, use la trampa para ratones más poderosa posible
La mayoría de las veces, para las asignaciones de autos con trampa para ratones, se requerirá que todos los estudiantes usen el mismo tamaño de trampa para ratones para que los diseños de autos de todos tengan la misma cantidad de energía. Sin embargo, si no tiene esta restricción, ¡no dude en usar 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 construcciones más resistentes o pueden romper el automóvil cuando se abren, por lo que es posible que deba reforzar su marco y / o ejes para adaptarse.
Tenga en cuenta que las trampas para ratas y otras trampas para roedores grandes pueden romper los dedos fácilmente, así que manipule las trampas armadas con extrema precaución, incluso cuando esté seguro de que la trampa está montada hasta su eje y no debería poder cerrarse libremente
Consejos
- Si la cuerda se enrolla alrededor del eje, el automóvil apenas puede moverse. Agregar un cubo de transmisión más grande puede mejorar la potencia de tracción. En algunas imágenes hay una llanta de goma en el eje, esta actúa como un "engranaje" y reduce el deslizamiento de la cuerda.
- Utilice la palanca más larga disponible para extender el brazo de la ratonera tanto como sea posible. La punta atraviesa una distancia mayor, lo que permite que se realicen más vueltas de cuerda. Se usó una antena de un boom-box roto para la palanca. Cualquier cosa larga, liviana y no demasiado flexible funcionará para la palanca.
- Reduzca la fricción en el eje minimizando el área de la superficie del soporte que hace contacto con el eje motriz. un soporte de eje de acero delgado tiene menos fricción que un agujero perforado a través de un bloque de madera.
- Reduzca el impacto usando un poco de bizcocho como queso simulado. Esto evita que el automóvil brinque tanto cuando el brazo de la palanca golpea hacia abajo.
- La alineación de los ejes y los soportes es fundamental para reducir la fricción y aumentar el rendimiento.
- Reduzca la fricción aplicando Molykote®, un lubricante en polvo a base de disulfuro de molibdeno a los ejes, las ruedas y el resorte de la trampa para ratones.
- Lleve un CD y el eje a la ferretería si compra una lavadora. Esto puede ayudarlo a obtener el tamaño correcto la primera vez.
- Puede ver los diferentes esfuerzos de los estudiantes en el sitio web de Mouse Trap Car Challenge.
- Aumente la fricción encerando la cuerda con cera de vela. Al encerarlo, la cuerda tiene un mejor tirón en el eje.
- Aumente la fricción donde sea necesario utilizando una llanta de goma o cinta adhesiva alrededor del eje donde se envuelve la cuerda. La cuerda debe girar el eje y no deslizarse.
- Reduzca la masa usando una barra de luz simple para la sección del cuerpo. La reducción de la masa también reduce la fricción en los soportes del eje.
- Es útil asegurarse de que su eje no esté retumbando o de lo contrario se moverá hacia la izquierda y hacia la derecha.
- Use la menor masa posible en el automóvil sin dejar de hacerlo lo suficientemente grande para moverse.
Cosas para considerar
- Relación rueda-eje: Para distancia, use ruedas grandes y un eje pequeño. Piense en la rueda trasera de una bicicleta; un engranaje impulsor pequeño y una rueda grande.
- Inercia: ¿Cuánta energía se necesita para poner en marcha su automóvil? Un coche más ligero requiere menos. Reduzca la masa de su vehículo para obtener la mejor distancia.
- Tasa de liberación de energía: Si la energía se libera lentamente, la energía se usa de manera más eficiente y el automóvil viajará más lejos. Una forma de ralentizar esta liberación es alargar el brazo de palanca. Un brazo más largo recorre una distancia mayor y permite más vueltas de cuerda alrededor del eje. El coche llegará lejos, pero más despacio.
- Fricción: Minimice la fricción en el eje minimizando el área de la superficie de contacto. En este ejemplo se utilizó un soporte de acero delgado. Al principio, se utilizó un agujero perforado a través de un bloque de madera para sujetar el eje. Esto se abandonó porque el área de superficie más grande hace que el automóvil use energía para superar la fricción en lugar de viajar hacia adelante.
- Tracción: Esto es lo que usted llama fricción cuando se usa a su favor. La fricción debe maximizarse donde sea necesario (donde la cuerda se enrolla alrededor del eje y donde las ruedas hacen contacto con el piso). El deslizamiento de cuerdas o ruedas equivale a desperdicio de energía.
Advertencias
- Las ratoneras son peligrosas. Podrías romperte un dedo. Utilice la supervisión de un adulto. ¡Podrías lastimarte y puedes dividir la trampa!
- Hay un límite a la cantidad de energía disponible; el poder de la primavera. El coche que se muestra está cerca del máximo. Si el brazo de la palanca fuera más largo o las ruedas fueran más grandes, ¡el automóvil no se movería en absoluto! En este caso, la liberación de energía se puede "sintonizar" presionando un poco las antenas (acorte la palanca).
- Tenga cuidado al manipular herramientas, cortar madera o cualquier material dañino. Siempre deberías tener adulto Supervisión al trabajar.
