Ainsi, votre professeur de sciences a confié à votre classe le devoir classique de « voiture piège à souris »: faire, concevoir et construire un petit véhicule propulsé par l'action instantanée d'une piège à souris pour faire voyager votre voiture aussi loin que possible. Si vous voulez sortir devant tous les autres étudiants de votre classe, vous devrez rendre votre voiture aussi efficace que possible afin que vous puissiez tirer chaque centimètre de votre "voiture". Avec la bonne approche, il est possible de rationaliser la conception de votre voiture pour une distance maximale en utilisant uniquement des matériaux domestiques courants. Vous pouvez également acheter un kit de voiture piège à souris dans n'importe quel magasin d'artisanat et éviter de vous demander si cela fonctionnera.
Pas
Méthode 1 sur 3: Optimiser vos roues
Étape 1. Utilisez de grandes roues arrière
Les grandes roues ont une plus grande inertie de rotation que les petites roues. En pratique, cela signifie qu'une fois qu'ils commencent à rouler, ils sont plus difficiles à arrêter de rouler. Cela rend les grandes roues parfaites pour les compétitions basées sur la distance - théoriquement, elles accéléreront moins rapidement que les petites roues, mais elles rouleront beaucoup plus longtemps et elles parcourront une plus grande distance dans l'ensemble. Donc, pour une distance maximale, faites en sorte que les roues de l'essieu moteur (celle à laquelle la souricière est attachée, qui est généralement celle de l'arrière) soient très grandes.
La roue avant est un peu moins importante - elle peut être grande ou petite. Pour un look de dragster classique, vous aurez besoin de grandes roues à l'arrière et de plus petites à l'avant
Étape 2. Utilisez des roues minces et légères
Les roues plus minces ont moins de friction et peuvent aller plus loin si la distance est ce que vous voulez ou avez besoin avec votre coureur de souricière. Il est également important de prendre en compte le poids des roues elles-mêmes - tout poids inutile ralentira finalement votre voiture ou entraînera une friction supplémentaire. De plus, il convient de noter que les roues larges peuvent même avoir un petit effet négatif sur la traînée de la voiture en raison de la résistance de l'air. Pour ces raisons, vous voudrez utiliser les roues les plus minces et les plus légères disponibles pour votre voiture.
- Les vieux CD ou DVD fonctionnent assez bien à cet effet - ils sont grands, minces et extrêmement légers. Dans ce cas, une rondelle de plomberie peut être utilisée pour réduire la taille du trou au milieu du CD (pour mieux s'adapter à l'axe).
- Si vous avez accès à de vieux vinyles, ceux-ci fonctionnent également extrêmement bien, même s'ils peuvent être trop lourds pour les plus petites souricières.
Étape 3. Utilisez un essieu arrière étroit
En supposant que votre voiture soit une voiture à propulsion, chaque fois que votre essieu arrière tourne, les roues arrière tournent. Si votre essieu arrière est extrêmement fin, votre voiture piège à souris pourra le faire tourner plus de fois pour la même longueur de ficelle que si elle était plus large. Cela se traduit par le fait de faire tourner vos roues arrière plus de fois, ce qui signifie une plus grande distance ! Pour cette raison, il est judicieux de fabriquer votre essieu avec le matériau le plus fin disponible qui puisse encore supporter le poids du cadre et des roues.
Les tiges de cheville en bois étroites sont un excellent choix facilement accessible ici. Si vous avez accès à des tiges métalliques minces, celles-ci sont encore meilleures - lorsqu'elles sont lubrifiées, elles ont généralement moins de friction
Étape 4. Créez une traction en donnant les bords du frottement des roues
Si les roues glissent contre le sol lorsque le piège est suspendu, de l'énergie est gaspillée - la souricière fonctionne pour faire tourner les roues, mais vous n'obtenez pas de distance supplémentaire. Si cela se produit avec votre voiture, l'ajout d'un matériau induisant un frottement sur les roues arrière peut réduire leur glissement. Pour réduire vos exigences de poids, n'utilisez que la quantité nécessaire pour donner aux extrémités des roues une certaine adhérence et aucun supplément. Certains matériaux appropriés sont:
- Ruban électrique
- Élastiques
- Ballon en caoutchouc éclaté
- De plus, placer un morceau de papier de verre sous les roues arrière sur la ligne de départ peut réduire le glissement lorsque la voiture commence à se déplacer (lorsque c'est le plus probable).
Méthode 2 sur 3: Personnalisation de votre cadre
Étape 1. Construisez le cadre le plus léger possible
Surtout, votre voiture doit être légère. Plus la masse de votre voiture est petite, mieux c'est - chaque gramme ou milligramme que vous pouvez retirer du cadre de votre voiture est un peu plus loin que votre souricière pourra pousser votre voiture. Essayez de ne pas avoir de matériau de cadre supplémentaire au-delà de ce qui est nécessaire pour maintenir votre piège à souris et vos axes de roue en place. Si vous voyez de l'espace perdu sur votre cadre, essayez de le retirer ou, si cela est impossible, faites des trous dedans avec une perceuse pour réduire son poids. Vous voudrez également utiliser le matériau le plus léger possible pour votre cadre. En voici quelques-uns appropriés:
- Bois de balsa
- Feuilles de plastique dur
- Tôles minces et légères (matériau de toiture en aluminium/étain, etc.)
- Jouets de construction (K'NEX, Legos, etc.)
Étape 2. Rendez le cadre long et étroit
Idéalement, vous voulez que votre voiture ait une forme aérodynamique, c'est-à-dire qu'elle présente la plus petite surface possible dans la direction dans laquelle elle se déplacera. Comme une flèche, une chaloupe, un avion ou une lance, un véhicule conçu pour une efficacité maximale aura presque toujours une forme longue et fine pour minimiser la traînée due à la résistance de l'air. Pour les besoins de votre voiture piège à souris, cela signifiera que votre cadre sera à la fois étroit (bien qu'il soit difficile d'obtenir votre cadre plus étroit que le piège à souris lui-même) et verticalement mince.
N'oubliez pas que pour minimiser la traînée, vous essayez de donner à votre voiture le profil le plus étroit et le plus petit possible. Essayez de vous mettre au sol et de regarder votre voiture de l'avant pour repérer les morceaux du cadre qui rendent le profil de votre voiture inutilement grand
Étape 3. Utilisez de la colle au lieu de clous dans la mesure du possible
Partout où vous le pouvez, essayez d'utiliser de la colle dans la conception de votre voiture, plutôt que des clous, des épingles ou d'autres solutions plus lourdes. Par exemple, vous ne devriez utiliser que quelques petits points de colle pour fixer votre souricière au cadre. Généralement, la colle tiendra aussi bien que les ongles, ce qui peut ajouter du poids inutilement. Utilisez de la super colle et non de la colle scolaire, elle ne tiendra pas aussi bien.
Un autre avantage de la colle est qu'elle ne devrait généralement pas affecter la résistance à l'air de votre voiture. D'un autre côté, si l'une des extrémités d'un clou dépasse de votre cadre, cela peut avoir un effet mineur
Étape 4. Gardez à l'esprit l'intégrité structurelle de votre cadre
Le seul facteur limitant en ce qui concerne la légèreté et la finesse du cadre de votre voiture piège à souris est sa fragilité - s'il est trop léger, il peut devenir si fragile que l'action de faire sauter le piège à souris brise la voiture. L'équilibre délicat entre atteindre la distance maximale et rendre votre voiture instable peut être assez difficile à trouver, mais n'ayez pas peur d'expérimenter. Il est peu probable que la souricière elle-même se brise, donc tant que vous avez du matériel de cadre supplémentaire, vous aurez la liberté de faire des erreurs.
Si vous utilisez un matériau extra-fragile comme le bois de balsa et que vous avez du mal à faire tenir votre cadre, pensez à ajouter une petite bande d'un matériau plus solide comme du métal ou du plastique sur la face inférieure du cadre. Cela augmente la résistance structurelle de la voiture tout en minimisant la modification de sa résistance à l'air et de son poids
Méthode 3 sur 3: Maximiser votre puissance
Étape 1. Donnez à votre piège un long "bras" pour augmenter son effet de levier
La plupart des voitures pièges à souris fonctionnent comme suit: le piège à souris est « installé », une ficelle attachée au bras du piège à souris est soigneusement enroulée autour de l'un des axes de la roue et, lorsque le piège est suspendu, le bras oscillant du piège transfère son énergie à l'essieu pour faire tourner les roues. Étant donné que le bras du piège est assez court, si la voiture n'est pas soigneusement construite, elle peut tirer sur la ficelle trop rapidement, provoquant le patinage des roues et une perte d'énergie. Pour une traction plus lente et plus stable, essayez d'attacher une longue perche au bras pour agir comme un levier, puis attachez l'extrémité de la ficelle à celui-ci, mieux qu'au bras lui-même
Il est important d'utiliser le bon matériau pour votre levier. Le levier ne doit pas du tout plier sous la contrainte de la corde - cela représente un gaspillage d'énergie. De nombreux guides recommandent des constructions en balsa robustes ou en balsa renforcé de métal pour donner un levier robuste mais léger
Étape 2. Positionnez le piège le plus en avant possible
En supposant que votre piège fera tourner les roues arrière, vous voudrez que le piège à souris de votre voiture soit loin en avant sur le cadre, car il peut l'être sans toucher les roues avant. Plus la distance entre le piège et les roues est longue, mieux c'est - plus de distance signifie que vous pourrez boucler plus de ficelle autour de l'essieu pour juste un peu plus de puissance de traction lente et régulière.
Étape 3. Assurez une friction minimale sur vos pièces mobiles
Pour une distance maximale, vous voudrez utiliser autant que possible la puissance de votre souricière. Cela signifie réduire la friction sur les surfaces de votre voiture où les points glissent les uns contre les autres. Utilisez un lubrifiant doux, comme du WD-40, de la graisse automobile ou un produit similaire pour garder les points de contact entre les pièces mobiles d'une voiture bien huilés afin que la voiture « roule » aussi doucement que possible.
De nombreux guides de construction de voiture piège à souris identifient l'essieu comme la principale source de friction sur une voiture piège à souris. Pour minimiser le frottement des essieux, frottez ou vaporisez un peu de lubrifiant sur chaque essieu où il rencontre le cadre, puis, si possible, travaillez-le dans le point de contact en faisant glisser les roues d'avant en arrière
Étape 4. Si vous y êtes autorisé, utilisez la souricière la plus puissante possible
La plupart du temps, pour les devoirs de voiture piège à souris, tous les élèves devront utiliser la même taille de piège à souris afin que les conceptions de voiture de chacun aient la même quantité de puissance. Cependant, si vous n'avez pas cette restriction, n'hésitez pas à utiliser la souricière la plus puissante que vous puissiez trouver ! Les pièges plus gros comme les pièges à rats fournissent beaucoup plus de puissance que les pièges à souris de base, mais ils nécessitent également des constructions plus robustes ou ils peuvent briser la voiture lorsqu'ils sont suspendus, vous devrez donc peut-être renforcer votre cadre et / ou vos essieux pour s'adapter.
Gardez à l'esprit que les pièges à rats et autres gros pièges à rongeurs peuvent facilement casser les doigts, alors manipulez les pièges armés avec une extrême prudence, même lorsque vous êtes sûr que le piège est monté jusqu'à votre essieu et ne devrait pas pouvoir se fermer librement
Des astuces
- Si la ficelle est juste enroulée autour de l'essieu, la voiture peut à peine bouger. L'ajout d'un moyeu d'entraînement plus grand peut améliorer la puissance de traction. Dans certaines images, il y a un pneu en caoutchouc sur l'essieu, cela agit comme un "engrenage" et réduit le glissement des cordes.
- Utilisez le levier le plus long disponible pour étendre le bras de la souricière aussi loin que possible. La pointe parcourt une plus grande distance permettant à plus d'enroulements de roue de jouer. Une antenne d'une boom-box cassée a été utilisée pour le levier. Tout ce qui est long, léger et pas trop flexible fonctionnera pour le levier.
- Réduisez la friction sur l'essieu en minimisant la surface du support qui entre en contact avec l'essieu moteur. un support d'essieu en acier mince a moins de friction qu'un trou percé à travers un bloc de bois.
- Réduisez le choc en utilisant un peu d'éponge comme fromage simulé. Cela empêche la voiture de sauter autant lorsque le bras de levier s'abaisse.
- L'alignement des essieux et des supports est essentiel pour réduire la friction et augmenter les performances.
- Réduisez la friction en appliquant Molykote®, un lubrifiant en poudre à base de bisulfure de molybdène sur les essieux, les roues et le ressort de la souricière.
- Apportez un CD et l'essieu avec vous à la quincaillerie si vous achetez une laveuse. Cela peut vous aider à obtenir la bonne taille la première fois.
- Vous pouvez voir de nombreux efforts des étudiants sur le site Web Mouse Trap Car Challenge.
- Augmentez la friction en cirant la ficelle avec de la cire de bougie. En la fartant, la corde a une meilleure traction sur l'axe.
- Augmentez la friction là où c'est nécessaire en utilisant un pneu en caoutchouc ou du ruban adhésif autour de l'axe où la ficelle est enroulée. La ficelle doit tourner l'axe et ne pas glisser.
- Réduisez la masse en utilisant un simple bâton lumineux pour la partie du corps. La réduction de la masse réduit également le frottement au niveau des supports d'essieu.
- Il est utile de s'assurer que votre essieu ne gronde pas, sinon il se déplacera à gauche et à droite.
- Utilisez le moins de masse possible sur la voiture tout en la rendant suffisamment grande pour se déplacer.
Choses à considérer
- Rapport roue/essieu: Pour la distance, utilisez de grandes roues et un petit axe. Pensez à la roue arrière d'un vélo; un petit pignon d'entraînement et une grande roue.
- Inertie: Combien d'énergie faut-il pour démarrer votre voiture ? Une voiture plus légère nécessite moins. Réduisez la masse de votre véhicule pour une meilleure distance.
- Taux de libération d'énergie: Si l'énergie est libérée lentement, la puissance est utilisée plus efficacement et la voiture ira plus loin. Une façon de ralentir cette libération est d'allonger le bras de levier. Un bras plus long parcourt une plus grande distance et permet plus d'enroulements de ficelle autour de l'axe. La voiture ira loin, mais plus lentement.
- Friction: Minimiser les frottements sur l'essieu en minimisant la surface de contact. Un support en acier mince a été utilisé dans cet exemple. Au début, un trou percé dans un bloc de bois servait à maintenir l'essieu. Cela a été abandonné parce que la plus grande surface fait que la voiture utilise de l'énergie pour surmonter la friction plutôt que de se déplacer vers l'avant.
- Traction: C'est ce que vous appelez la friction lorsqu'elle est utilisée à votre avantage. La friction doit être maximisée là où c'est nécessaire (là où la corde s'enroule autour de l'axe et là où les roues entrent en contact avec le sol). Le glissement de la ficelle ou des roues équivaut à un gaspillage d'énergie.
Mises en garde
- Les pièges à souris sont dangereux. Vous pourriez vous casser un doigt. Utilisez la surveillance d'un adulte. Vous pourriez vous blesser et vous pouvez diviser le piège !
- Il y a une limite à la quantité d'énergie disponible; la force du ressort. La voiture montrée est proche du maximum. Si le bras de levier était plus long, ou si les roues étaient plus grandes, la voiture ne bougerait pas du tout ! Dans ce cas, la libération d'énergie peut être "réglée" en enfonçant un peu les antennes (raccourcir le levier).
- Soyez prudent lorsque vous manipulez des outils, coupez du bois ou tout autre matériau nocif. Vous devriez toujours avoir adulte surveillance pendant le travail.
