Então, seu professor de ciências deu à sua classe a clássica tarefa do "carro ratoeira": fazer, projetar e construir um pequeno veículo movido pela ação de estalo de uma ratoeira para fazer seu carro viajar o mais longe possível. Se você quiser sair à frente de todos os outros alunos da classe, precisará tornar seu carro o mais eficiente possível para que possa espremer até a última polegada de seu "carro". Com a abordagem certa, é possível otimizar o design do seu carro para a distância máxima usando apenas materiais domésticos comuns. Você também pode comprar um kit de ratoeira para carro em qualquer loja de artesanato e não ficar se perguntando se vai funcionar.
Passos
Método 1 de 3: Otimizando suas rodas
Etapa 1. Use rodas traseiras grandes
Rodas grandes têm maior inércia rotacional do que rodas pequenas. Na prática, isso significa que, uma vez que eles começam a rolar, é mais difícil parar de rolar. Isso torna as rodas grandes perfeitas para competições baseadas em distância - teoricamente, elas irão acelerar menos rapidamente do que as rodas menores, mas irão rodar por muito mais tempo e percorrerão uma distância maior no geral. Portanto, para a distância máxima, deixe as rodas do eixo motriz (aquele ao qual a ratoeira está amarrada, que geralmente é o traseiro) muito grandes.
A roda dianteira é um pouco menos importante - pode ser grande ou pequena. Para um visual clássico de drag racer, você vai querer rodas grandes na parte de trás e rodas menores na frente
Etapa 2. Use rodas finas e leves
Rodas mais finas têm menos atrito e podem ir mais longe se a distância for o que você deseja ou precisa com seu piloto de ratoeira. Também é importante levar em consideração o peso das próprias rodas - qualquer peso desnecessário acabará por reduzir a velocidade do seu carro ou aumentar a fricção. Além disso, é importante notar que rodas largas podem até ter um pequeno efeito negativo no arrasto do carro devido à resistência do ar. Por essas razões, você vai querer usar as rodas mais finas e leves disponíveis para o seu carro.
- CDs ou DVDs antigos funcionam muito bem para esse propósito - eles são grandes, finos e extremamente leves. Neste caso, uma lavadora de encanamento pode ser usada para reduzir o tamanho do orifício no meio do CD (para caber melhor no eixo).
- Se você tiver acesso a vinil antigo, eles também funcionam extremamente bem, embora possam ser pesados demais para as menores ratoeiras.
Etapa 3. Use um eixo traseiro estreito
Supondo que seu carro seja um carro com tração traseira, cada vez que o eixo traseiro gira, as rodas traseiras giram. Se seu eixo traseiro for extremamente estreito, seu carro ratoeira será capaz de girá-lo mais vezes com o mesmo comprimento de fio do que faria se fosse mais largo. Isso se traduz em girar as rodas traseiras mais vezes, o que significa maior distância! Por esse motivo, é uma ideia inteligente fazer seu eixo com o material mais fino disponível, que ainda possa suportar o peso do quadro e das rodas.
As hastes de madeira estreitas são uma escolha excelente e facilmente acessível aqui. Se você tiver acesso a hastes de metal finas, elas são ainda melhores - quando lubrificadas, geralmente têm menos atrito
Etapa 4. Crie tração dando as bordas do atrito das rodas
Se as rodas escorregam contra o solo quando a armadilha é acionada, a energia é perdida - a ratoeira funciona para fazer as rodas girarem, mas você não consegue nenhuma distância extra. Se isso acontecer com seu carro, adicionar um material indutor de fricção nas rodas traseiras pode reduzir o deslizamento. Para manter seus requisitos de peso baixos, use apenas o necessário para dar às pontas das rodas alguma aderência e nenhum extra. Alguns materiais adequados são:
- Fita isolante
- Elásticos
- Balão estourado de borracha
- Além disso, colocar um pedaço de lixa sob as rodas traseiras na linha de partida pode reduzir o deslizamento quando o carro começa a se mover (quando é mais provável).
Método 2 de 3: Personalizando sua moldura
Etapa 1. Construa o quadro mais leve possível
Acima de tudo, seu carro deve ser leve. Quanto menor for a massa do seu carro, melhor - cada grama ou miligrama que você pode raspar do chassi do seu carro é um pouco mais longe que sua ratoeira será capaz de empurrar seu carro. Tente não ter nenhum material de quadro extra além do necessário para manter a ratoeira e os eixos das rodas no lugar. Se vir espaço desperdiçado na moldura, tente removê-lo ou, se isso for impossível, faça furos com uma broca para diminuir seu peso. Você também vai querer usar o material mais leve possível para a sua moldura. Aqui estão apenas alguns adequados:
- Madeira balsa
- Folhas de plástico duro
- Folhas de metal leves e finas (material de cobertura de alumínio / estanho, etc.)
- Brinquedos de construção (K'NEX, Legos, etc.)
Etapa 2. Faça a moldura longa e estreita
Idealmente, você deseja que seu carro tenha um formato aerodinâmico - ou seja, apresente a menor área de superfície possível na direção em que irá se deslocar. Como uma flecha, um escaler, um avião ou uma lança, um veículo projetado com a máxima eficiência em mente quase sempre terá uma forma longa e estreita para minimizar o arrasto da resistência do ar. Para os propósitos do seu carro ratoeira, isso significará tornar o seu quadro estreito (embora seja difícil fazer com que seu quadro seja mais estreito do que a própria ratoeira) e verticalmente estreito.
Lembre-se, para minimizar o arrasto, você está tentando dar ao seu carro o menor e mais estreito perfil possível. Tente se abaixar e olhar para o seu carro de frente para localizar pedaços da estrutura que tornam o perfil do carro desnecessariamente grande
Etapa 3. Sempre que possível, use cola em vez de pregos
Sempre que possível, tente usar cola no design do seu carro, em vez de pregos, alfinetes ou outras soluções mais pesadas. Por exemplo, você deve usar apenas alguns pequenos pontos de cola para fixar a ratoeira na moldura. Geralmente, a cola vai segurar tão bem quanto as unhas, o que pode adicionar peso desnecessário. Use super cola, não cola escolar, ela não vai segurar tão bem.
Outra vantagem da cola é que ela geralmente não deve afetar a resistência do ar do carro. Por outro lado, se uma das pontas de um prego sair da moldura, o efeito pode ser menor
Etapa 4. Lembre-se da integridade estrutural da estrutura
O único fator limitante quando se trata de quão leve e estreito você pode tornar o quadro do seu carro ratoeira é sua fragilidade - se for muito leve, pode se tornar tão frágil que a ação de saltar a ratoeira quebra o carro. O delicado equilíbrio entre atingir a distância máxima e tornar seu carro instável pode ser bastante complicado de acertar, mas não tenha medo de experimentar. É improvável que a própria ratoeira se quebre, então, contanto que você tenha material de moldura extra, você terá a liberdade de cometer erros.
Se você estiver usando um material extra-frágil, como madeira balsa, e tiver dificuldade em fazer a moldura se manter firme, considere adicionar uma pequena tira de um material mais resistente, como metal ou plástico, na parte inferior da moldura. Isso aumenta a resistência estrutural do carro enquanto minimiza a alteração em sua resistência ao ar e peso
Método 3 de 3: Maximizando Seu Poder
Etapa 1. Dê à sua armadilha um "braço" longo para aumentar sua vantagem
A maioria dos carros ratoeira funcionam da seguinte forma: a ratoeira é "fixada", um barbante amarrado ao braço da ratoeira é cuidadosamente enrolado em um dos eixos das rodas e, quando a armadilha é acionada, o braço oscilante da armadilha transfere sua energia para o eixo para girar as rodas. Como o braço da armadilha é bastante curto, se o carro não for cuidadosamente construído, ele pode puxar a corda muito rapidamente, fazendo com que as rodas deslizem e a energia seja perdida. Para um puxão mais lento e estável, tente prender uma vara longa ao braço para funcionar como uma alavanca e, em seguida, amarrar a ponta da corda a ela, melhor do que ao próprio braço
É importante usar o material certo para sua alavanca. A alavanca não deve dobrar sob a tensão da corda - isso representa desperdício de energia. Muitos guias recomendam construções de balsa robustas ou balsa reforçada com metal para fornecer uma alavanca resistente, porém leve
Etapa 2. Posicione a armadilha o mais à frente possível
Supondo que sua armadilha girará as rodas traseiras, você vai querer que a ratoeira do seu carro fique bem para frente no chassi, sem tocar nas rodas dianteiras. Quanto maior a distância entre a armadilha e as rodas, melhor - mais distância significa que você poderá amarrar mais cordas ao redor do eixo para obter um pouco mais de força de tração lenta e constante.
Etapa 3. Garanta o mínimo de atrito em suas peças móveis
Para a distância máxima, você deve usar o mais próximo possível de 100% da potência da sua ratoeira. Isso significa reduzir o atrito nas superfícies do carro onde as pontas deslizam umas contra as outras. Use um lubrificante suave, como WD-40, graxa automotiva ou um produto semelhante para manter os pontos de contato entre as peças móveis do carro bem lubrificados para que o carro "funcione" o mais suavemente possível.
Muitos guias de construção de carros ratoeira identificam o eixo como a principal fonte de atrito em um carro ratoeira. Para minimizar o atrito do eixo, esfregue ou borrife um pouco de lubrificante em cada eixo onde ele encontra a estrutura e, em seguida, se possível, aplique-o no ponto de contato deslizando as rodas para frente e para trás
Passo 4. Se você puder, use a ratoeira mais poderosa possível
Na maioria das vezes, para as atribuições do carro na ratoeira, todos os alunos serão obrigados a usar o mesmo tamanho de ratoeira, de modo que os designs dos carros de todos tenham a mesma quantidade de potência. No entanto, se você não tiver essa restrição, fique à vontade para usar a ratoeira mais poderosa que puder encontrar! Armadilhas maiores, como as de ratos, fornecem muito mais potência do que as ratoeiras básicas, mas também requerem construções mais robustas ou podem quebrar o carro quando são acionadas, então você pode precisar reforçar seu quadro e / ou eixos para acomodar.
Lembre-se de que as armadilhas para ratos e outras grandes armadilhas para roedores podem facilmente quebrar os dedos, portanto, manuseie as armadilhas armadas com extremo cuidado, mesmo quando você tem certeza de que a armadilha está instalada até o seu eixo e não deve ser capaz de se fechar livremente
Pontas
- Se a corda estiver apenas enrolada no eixo, o carro mal pode se mover. Adicionar um cubo de tração maior pode melhorar a força de tração. Em algumas imagens, há um pneu de borracha no eixo, que atua como uma "engrenagem" e reduz o deslizamento da corda.
- Use a alavanca mais longa disponível para estender o braço da ratoeira o máximo possível. A ponta atravessa uma distância maior, permitindo que mais voltas de corda sejam enroladas. Uma antena de um boom-box quebrado foi usada para a alavanca. Qualquer coisa longa, leve e não muito flexível funcionará para a alavanca.
- Reduza o atrito no eixo, minimizando a área da superfície do suporte que entra em contato com o eixo motor. um suporte de eixo de aço fino tem menos fricção do que um orifício feito em um bloco de madeira.
- Reduza o choque usando um pouco de esponja como queijo simulado. Isso impede que o carro salte tanto quando o braço da alavanca cai.
- O alinhamento dos eixos e montagens é fundamental para reduzir o atrito e aumentar o desempenho.
- Reduza o atrito aplicando Molykote® um lubrificante em pó à base de bissulfeto de molibdênio nos eixos, rodas e mola da ratoeira.
- Leve um CD e o eixo com você para a loja de ferragens se comprar uma lavadora. Isso pode ajudá-lo a obter o tamanho certo na primeira vez.
- Você pode ver muitos esforços diferentes dos alunos no site do Mouse Trap Car Challenge.
- Aumente a fricção encerando a corda com cera de vela. Ao encerá-lo, o barbante tem uma melhor tração no eixo.
- Aumente o atrito onde for necessário usando um pneu de borracha ou fita adesiva ao redor do eixo onde a corda é enrolada. A corda deve girar o eixo e não escorregar.
- Reduza a massa usando um bastão de luz simples para a seção do corpo. A redução da massa também reduz o atrito nos suportes do eixo.
- É útil certificar-se de que o eixo não está girando, senão ele se moverá para a esquerda e para a direita.
- Use o mínimo de massa possível no carro e, ao mesmo tempo, torne-o grande o suficiente para se mover.
Coisas a considerar
- Razão roda-eixo: Para distância, use rodas grandes e um eixo pequeno. Pense na roda traseira de uma bicicleta; uma pequena engrenagem motriz e uma grande roda.
- Inércia: Quanta energia é necessária para dar partida no carro? Um carro mais leve exige menos. Abaixe a massa do seu veículo para obter a melhor distância.
- Taxa de liberação de energia: Se a energia for liberada lentamente, a energia será usada de forma mais eficiente e o carro viajará mais longe. Uma maneira de retardar essa liberação é alongar o braço da alavanca. Um braço mais longo percorre uma distância maior e permite mais enrolamentos de fio ao redor do eixo. O carro irá longe, mas mais devagar.
- Atrito: Minimize o atrito no eixo, minimizando a área da superfície de contato. Um suporte de aço fino foi usado neste exemplo. No início, um orifício feito em um bloco de madeira foi usado para segurar o eixo. Isso foi abandonado porque a área de superfície maior faz com que o carro use energia para superar o atrito em vez de se deslocar para frente.
- Tração: Isso é o que você chama de atrito quando usado em seu benefício. O atrito deve ser maximizado onde necessário (onde a corda se enrola ao redor do eixo e onde as rodas entram em contato com o chão). Deslizar cordas ou rodas é igual a energia desperdiçada.
Avisos
- As ratoeiras são perigosas. Você pode quebrar um dedo. Use a supervisão de um adulto. Você pode se ferir e dividir a armadilha!
- Existe um limite para a quantidade de energia disponível; o poder da primavera. O carro mostrado está próximo do máximo. Se o braço da alavanca fosse mais longo, ou as rodas fossem maiores, o carro não se moveria! Neste caso, a liberação de energia pode ser "sintonizada" empurrando um pouco as antenas (encurte a alavanca).
- Tenha cuidado ao lidar com ferramentas, corte de madeira ou qualquer material nocivo. Você deve sempre ter adulto supervisão durante o trabalho.
