ดังนั้น ครูวิทยาศาสตร์ของคุณจึงมอบหมายงาน "รถดักหนู" แบบคลาสสิกให้กับชั้นเรียนของคุณ: เพื่อสร้าง ออกแบบ และสร้างยานพาหนะขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนโดยการกระทำของกับดักหนูเพื่อให้รถของคุณเดินทางได้ไกลที่สุด หากคุณต้องการนำหน้านักเรียนคนอื่นๆ ในชั้นเรียน คุณจะต้องทำให้รถของคุณมีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อที่คุณจะได้บีบทุกนิ้วสุดท้ายออกจาก "รถ" ของคุณ ด้วยแนวทางที่ถูกต้อง เป็นไปได้ที่จะปรับปรุงการออกแบบรถของคุณให้มีระยะห่างสูงสุดโดยใช้วัสดุทั่วไปในบ้านเท่านั้น คุณยังสามารถซื้อชุดอุปกรณ์ติดรถดักหนูจากร้านขายงานฝีมือและข้ามไปสงสัยว่ามันจะใช้ได้หรือไม่
ขั้นตอน
วิธีที่ 1 จาก 3: การเพิ่มประสิทธิภาพล้อของคุณ
ขั้นตอนที่ 1. ใช้ล้อหลังขนาดใหญ่
ล้อขนาดใหญ่มีความเฉื่อยในการหมุนมากกว่าล้อขนาดเล็ก ในทางปฏิบัติ หมายความว่าเมื่อเริ่มกลิ้งแล้ว จะหยุดกลิ้งได้ยากขึ้น สิ่งนี้ทำให้ล้อขนาดใหญ่สมบูรณ์แบบสำหรับการแข่งขันตามระยะทาง ในทางทฤษฎี พวกมันจะเร่งความเร็วได้น้อยกว่าล้อที่เล็กกว่า แต่จะหมุนได้นานกว่ามาก และจะเดินทางโดยรวมได้ไกลกว่า ดังนั้น สำหรับระยะทางสูงสุด ให้สร้างล้อบนเพลาขับ (อันที่ติดกับกับดักหนู ซึ่งมักจะเป็นล้อหลัง) ให้ใหญ่มาก
ล้อหน้ามีความสำคัญน้อยกว่าเล็กน้อย - จะใหญ่หรือเล็กก็ได้ สำหรับลุคแดร็กเรซเซอร์แบบคลาสสิก คุณจะต้องใส่ล้อขนาดใหญ่ไว้ด้านหลังและล้อเล็กไว้ด้านหน้า
ขั้นตอนที่ 2 ใช้ล้อที่บางและเบา
ล้อที่บางกว่ามีแรงเสียดทานน้อยกว่าและอาจไปได้ไกลกว่าหากระยะทางเป็นสิ่งที่คุณต้องการหรือต้องการกับนักแข่งกับดักหนูของคุณ สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงน้ำหนักของล้อด้วย น้ำหนักที่ไม่จำเป็นจะทำให้รถของคุณช้าลงหรือทำให้เกิดแรงเสียดทานมากขึ้น นอกจากนี้ เป็นที่น่าสังเกตว่าล้อกว้างสามารถส่งผลเสียเล็กน้อยต่อการลากของรถเนื่องจากการต้านอากาศ ด้วยเหตุผลเหล่านี้ คุณจะต้องใช้ล้อที่บางและเบาที่สุดสำหรับรถของคุณ
- ซีดีหรือดีวีดีเก่าทำงานได้ดีสำหรับจุดประสงค์นี้ เนื่องจากมีขนาดใหญ่ บาง และเบามาก ในกรณีนี้ อาจใช้แหวนรองท่อเพื่อลดขนาดรูตรงกลางแผ่นซีดี (เพื่อให้พอดีกับเพลามากขึ้น)
- หากคุณมีแผ่นเสียงแบบเก่า สิ่งเหล่านี้ก็ใช้ได้ดีเช่นกัน แม้ว่ามันอาจจะหนักเกินไปสำหรับกับดักหนูที่เล็กที่สุดก็ตาม
ขั้นตอนที่ 3 ใช้เพลาล้อหลังที่แคบ
สมมติว่ารถของคุณเป็นรถขับเคลื่อนล้อหลัง ทุกครั้งที่เพลาล้อหลังหมุน ล้อหลังจะหมุน หากเพลาล้อหลังของคุณผอมมาก รถกับดักหนูของคุณจะสามารถหมุนมันได้หลายครั้งด้วยความยาวของเชือกเท่ากันกว่าที่มันจะกว้างกว่า นี่แปลว่าต้องหมุนล้อหลังของคุณบ่อยขึ้น ซึ่งหมายถึงระยะทางที่มากขึ้น! ด้วยเหตุผลนี้ จึงเป็นความคิดที่ฉลาดที่จะทำให้เพลาของคุณใช้วัสดุที่บางที่สุดที่ยังคงสามารถรองรับน้ำหนักของเฟรมและล้อได้
แท่งเดือยไม้แบบแคบเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมและเข้าถึงได้ง่ายที่นี่ หากคุณสามารถเข้าถึงแท่งโลหะบาง ๆ ได้ สิ่งเหล่านี้จะดียิ่งขึ้นไปอีก - เมื่อหล่อลื่น มักจะมีแรงเสียดทานน้อยกว่า
ขั้นตอนที่ 4 สร้างแรงฉุดโดยให้ขอบล้อเสียดสี
หากล้อลื่นไถลกับพื้นเมื่อกับดักเด้ง พลังงานจะสูญเปล่า กับดักหนูทำงานเพื่อให้ล้อหมุนได้ แต่คุณจะไม่ได้รับระยะทางเพิ่มขึ้น หากสิ่งนี้เกิดขึ้นกับรถของคุณ การเพิ่มวัสดุที่ทำให้เกิดการเสียดสีกับล้อหลังอาจลดการเลื่อนหลุดได้ เพื่อลดความต้องการด้านน้ำหนักของคุณ ให้ใช้เท่าที่จำเป็นเพื่อให้ส่วนปลายของล้อยึดเกาะและไม่ต้องเพิ่มอะไรเป็นพิเศษ วัสดุที่เหมาะสม ได้แก่:
- เทปพันสายไฟ
- ยางรัด
- ยางลูกโป่งแตก
- นอกจากนี้ การวางกระดาษทรายไว้ใต้ล้อหลังที่เส้นสตาร์ทสามารถลดการลื่นไถลเมื่อรถเริ่มเคลื่อนตัว (เมื่อเป็นไปได้มากที่สุด)
วิธีที่ 2 จาก 3: การปรับแต่งเฟรมของคุณ
ขั้นตอนที่ 1 สร้างเฟรมที่เบาที่สุดเท่าที่จะทำได้
เหนือสิ่งอื่นใด รถของคุณควรเบา ยิ่งรถของคุณมีมวลน้อยเท่าไร ก็ยิ่งดี - ทุก ๆ กรัมหรือมิลลิกรัมที่คุณสามารถโกนออกจากโครงรถของคุณอยู่ไกลออกไปอีกเล็กน้อย กับดักหนูของคุณจะสามารถผลักรถของคุณได้ พยายามอย่าให้มีวัสดุโครงเพิ่มเติมเกินกว่าที่จำเป็นเพื่อรักษากับดักหนูและเพลาล้อให้เข้าที่ หากคุณเห็นพื้นที่ว่างบนเฟรมของคุณ ให้ลองถอดออก หรือหากเป็นไปไม่ได้ ให้ทำรูในเฟรมด้วยสว่านเพื่อลดน้ำหนัก คุณจะต้องใช้วัสดุที่เบาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับกรอบภาพของคุณ นี่เป็นเพียงบางส่วนที่เหมาะสม:
- ไม้บัลซ่า
- แผ่นพลาสติกแข็ง
- แผ่นโลหะบางและเบา (วัสดุมุงหลังคาอลูมิเนียม/ดีบุก ฯลฯ)
- ของเล่นก่อสร้าง (K'NEX, Legos, ฯลฯ)
ขั้นตอนที่ 2 ทำให้กรอบยาวและแคบ
คุณต้องการให้รถของคุณมีรูปทรงตามหลักอากาศพลศาสตร์ นั่นคือเพื่อให้แสดงพื้นที่ผิวที่เล็กที่สุดที่เป็นไปได้ในทิศทางที่จะเดินทาง เช่นเดียวกับลูกธนู เรือยาว เครื่องบิน หรือหอก ยานพาหนะที่ออกแบบโดยคำนึงถึงประสิทธิภาพสูงสุดจะมีรูปร่างที่ยาวและผอมเกือบทุกครั้งเพื่อลดแรงต้านจากแรงต้านของอากาศ สำหรับวัตถุประสงค์ของรถดักหนู การทำเช่นนี้จะทำให้โครงของคุณแคบลง (แม้ว่าจะทำให้กรอบของคุณแคบกว่ากับดักหนูได้ยากก็ตาม) และผอมในแนวตั้ง
จำไว้ว่าเพื่อลดแรงต้าน คุณกำลังพยายามทำให้รถของคุณแคบที่สุดและเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ลองลงไปที่พื้นแล้วมองรถของคุณจากด้านหน้าเพื่อมองหาชิ้นส่วนของโครงรถที่ทำให้โปรไฟล์รถของคุณใหญ่เกินความจำเป็น
ขั้นตอนที่ 3 ใช้กาวแทนเล็บทุกที่ที่ทำได้
ทุกที่ที่คุณทำได้ พยายามใช้กาวในการออกแบบรถของคุณ แทนที่จะใช้ตะปู หมุด หรือน้ำยาอื่นๆ ตัวอย่างเช่น คุณควรใช้กาวเพียงไม่กี่จุดเพื่อยึดกับดักหนูกับเฟรม โดยทั่วไปแล้วกาวจะยึดได้เช่นเดียวกับเล็บซึ่งสามารถเพิ่มน้ำหนักโดยไม่จำเป็น ใช้ซุปเปอร์กาวไม่ใช่กาวโรงเรียน มันจะไม่ยึดติดดี
ข้อดีอีกประการของกาวคือโดยปกติแล้วจะไม่ส่งผลต่อแรงต้านอากาศของรถคุณ ในทางกลับกัน หากปลายเล็บด้านใดด้านหนึ่งยื่นออกมาจากกรอบ ก็อาจมีผลกระทบเล็กน้อย
ขั้นตอนที่ 4 คำนึงถึงความสมบูรณ์ของโครงสร้างของเฟรม
ปัจจัยจำกัดเพียงอย่างเดียวเมื่อพูดถึงความเบาและผอมที่คุณสามารถทำให้โครงรถกับดักหนูของคุณคือความเปราะบางของมัน - ถ้ามันเบาเกินไป มันอาจจะเปราะบางมากจนการกระทำของการดึงกับดักหนูทำให้รถแตก ความสมดุลที่ละเอียดอ่อนระหว่างการบรรลุระยะทางสูงสุดกับการทำให้รถของคุณไม่เสถียรนั้นค่อนข้างยุ่งยากในการดำเนินการให้ถูกต้อง แต่อย่ากลัวที่จะทดลอง กับดักหนูนั้นไม่น่าจะแตกหักได้ ตราบใดที่คุณมีวัสดุกรอบพิเศษ คุณก็จะมีอิสระที่จะทำผิดพลาด
หากคุณกำลังใช้วัสดุที่เปราะบางเป็นพิเศษ เช่น ไม้บัลซ่า และไม่สามารถยึดกรอบได้ ให้ลองเพิ่มแถบเล็กๆ ของวัสดุที่แข็งแรงกว่า เช่น โลหะหรือพลาสติกที่ด้านล่างของกรอบ การทำเช่นนี้จะเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างของรถในขณะที่ลดการเปลี่ยนแปลงความต้านทานอากาศและน้ำหนัก
วิธีที่ 3 จาก 3: เพิ่มพลังของคุณให้สูงสุด
ขั้นที่ 1. ให้ "แขน" ยาวกับกับดักของคุณเพื่อเพิ่มเลเวอเรจ
รถดักหนูส่วนใหญ่ทำงานดังนี้: กับดักหนูเป็น "ชุด" เชือกผูกติดกับแขนของกับดักหนูถูกพันรอบเพลาล้ออันใดอันหนึ่งอย่างระมัดระวัง และเมื่อกับดักเด้งแล้ว แขนแกว่งของกับดักจะถ่ายเทพลังงาน ไปที่เพลาเพื่อหมุนล้อ เนื่องจากแขนของกับดักนั้นค่อนข้างสั้น หากรถไม่ได้สร้างอย่างระมัดระวัง รถก็สามารถดึงเชือกได้เร็วเกินไป ทำให้ล้อลื่นไถลและสูญเสียพลังงาน สำหรับดึงที่ช้ากว่าและมั่นคงกว่า ให้ลองติดเสายาวที่แขนเพื่อทำหน้าที่เป็นคันโยก แล้วมัดปลายเชือกกับสิ่งนี้ดีกว่าที่ตัวแขนเอง
สิ่งสำคัญคือต้องใช้วัสดุที่เหมาะสมสำหรับคันโยกของคุณ คันโยกไม่ควรงอเลยภายใต้ความเค้นของเชือก ซึ่งหมายถึงพลังงานที่สูญเปล่า มัคคุเทศก์หลายคนแนะนำโครงสร้างบัลซ่าที่ทนทานหรือบัลซ่าที่เสริมด้วยโลหะเพื่อให้คันโยกที่แข็งแรงแต่น้ำหนักเบา
ขั้นตอนที่ 2 วางกับดักให้ไกลที่สุด
สมมติว่ากับดักของคุณจะหมุนล้อหลัง คุณจะต้องให้กับดักหนูในรถของคุณอยู่ข้างหน้าบนเฟรมให้ไกลที่สุดเท่าที่จะทำได้โดยไม่แตะล้อหน้า ยิ่งระยะห่างระหว่างกับดักกับล้อยาวขึ้น ระยะห่างที่ดียิ่งขึ้นหมายความว่าคุณจะสามารถร้อยเชือกรอบเพลาได้มากขึ้นด้วยกำลังดึงที่ช้าและมั่นคงเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อย
ขั้นตอนที่ 3 ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีแรงเสียดทานน้อยที่สุดกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของคุณ
สำหรับระยะทางสูงสุด คุณจะต้องใช้พลังกับดักหนูเกือบ 100% เท่าที่จะทำได้ ซึ่งหมายถึงการลดแรงเสียดทานบนพื้นผิวรถของคุณที่จุดเคลื่อนเข้าหากัน ใช้น้ำมันหล่อลื่นชนิดอ่อน เช่น WD-40 จาระบีสำหรับรถยนต์ หรือผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกันเพื่อให้จุดสัมผัสระหว่างชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ของรถได้รับการหล่อลื่นอย่างดี เพื่อให้รถ "วิ่ง" ได้อย่างราบรื่นที่สุด
คู่มือการสร้างรถดักหนูหลายคันระบุว่าเพลาเป็นสาเหตุหลักของการเสียดสีกับรถดักหนู เพื่อลดแรงเสียดทานของเพลาให้น้อยที่สุด ให้ถูหรือฉีดสารหล่อลื่นเล็กน้อยบนเพลาแต่ละอันที่เข้ากับเฟรม ถ้าเป็นไปได้ ให้ใส่เข้าไปในจุดสัมผัสโดยเลื่อนล้อไปมา
ขั้นตอนที่ 4 หากคุณได้รับอนุญาต ให้ใช้กับดักหนูที่ทรงพลังที่สุด
ส่วนใหญ่แล้ว สำหรับงานมอบหมายรถดักหนู นักเรียนทุกคนจะต้องใช้กับดักหนูขนาดเท่ากัน เพื่อให้งานออกแบบรถของทุกคนมีพลังเท่ากัน อย่างไรก็ตาม หากคุณไม่มีข้อจำกัดนี้ อย่าลังเลที่จะใช้กับดักหนูที่ทรงพลังที่สุดที่คุณหาได้! กับดักที่ใหญ่กว่า เช่น กับดักหนู ให้พลังมากกว่ากับดักหนูทั่วไปมาก แต่ก็ต้องมีโครงสร้างที่แข็งแรงขึ้นด้วย ไม่เช่นนั้นอาจแตกรถออกจากกันเมื่อเด้งแล้ว ดังนั้นคุณอาจต้องเสริมโครงและ/หรือเพลาเพื่อรองรับ
พึงระลึกไว้ว่ากับดักหนูและกับดักหนูขนาดใหญ่อื่นๆ สามารถหักนิ้วได้ง่าย ดังนั้นให้จับกับดักติดอาวุธด้วยความระมัดระวังอย่างยิ่ง แม้ว่าคุณจะมั่นใจว่ากับดักนั้นยึดติดอยู่กับแกนของคุณและไม่ควรปิดอย่างอิสระ
เคล็ดลับ
- ถ้าพันแค่เชือกพันรอบเพลา รถก็แทบไม่ขยับเลย การเพิ่มฮับไดรฟ์ขนาดใหญ่ขึ้นสามารถปรับปรุงกำลังดึง ในบางภาพมียางยางบนเพลา ซึ่งทำหน้าที่เป็น "เกียร์" และลดการเลื่อนหลุดของสาย
- ใช้คันโยกที่ยาวที่สุดที่มีเพื่อขยายแขนดักหนูให้ไกลที่สุด ส่วนปลายจะเคลื่อนที่ไปในระยะทางที่ไกลกว่า ทำให้สามารถพันเชือกได้มากขึ้น เสาอากาศจากกล่องบูมหักใช้สำหรับคันโยก อะไรก็ตามที่ยาว เบา และไม่ยืดหยุ่นเกินไปก็ใช้ได้กับคันโยก
- ลดแรงเสียดทานบนเพลาโดยลดพื้นที่ผิวของส่วนรองรับที่สัมผัสกับเพลาขับให้น้อยที่สุด ส่วนรองรับเพลาของเหล็กบางมีแรงเสียดทานน้อยกว่ารูที่เจาะผ่านบล็อกไม้
- ลดแรงกระแทกโดยใช้ฟองน้ำเล็กน้อยเป็นชีสจำลอง สิ่งนี้จะหยุดรถไม่ให้กระโดดมากเมื่อแขนคันโยกตบลง
- การจัดตำแหน่งเพลาและฐานยึดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการลดแรงเสียดทานและประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น
- ลดแรงเสียดทานโดยการใช้ Molykote® ซึ่งเป็นสารหล่อลื่นที่เป็นผงจากโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์แบบผงกับเพลา ล้อ และสปริงดักหนู
- นำซีดีและเพลาไปที่ร้านฮาร์ดแวร์หากคุณซื้อเครื่องซักผ้า ซึ่งอาจช่วยให้คุณได้ขนาดที่เหมาะสมในครั้งแรก
- คุณสามารถดูความพยายามของนักเรียนที่แตกต่างกันมากมายที่เว็บไซต์ Mouse Trap Car Challenge
- เพิ่มความเสียดทานโดยการแว็กซ์เชือกด้วยเทียนไข การแว็กซ์จะทำให้เชือกดึงแกนได้ดีขึ้น
- เพิ่มแรงเสียดทานในจุดที่ต้องการโดยใช้ยางหรือเทปพันรอบเพลาที่พันเชือก เชือกควรหมุนเพลาและไม่ลื่นไถล
- ลดมวลโดยใช้แท่งไฟธรรมดาสำหรับส่วนต่างๆ ของร่างกาย การลดมวลยังช่วยลดแรงเสียดทานที่ฐานรองรับเพลาด้วย
- เป็นประโยชน์ในการตรวจสอบให้แน่ใจว่าเพลาของคุณไม่ส่งเสียงดัง มิฉะนั้นเพลาจะเคลื่อนไปทางซ้ายและขวา
- ใช้มวลบนรถน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ในขณะที่ยังคงให้ใหญ่พอที่จะเคลื่อนที่ได้
สิ่งที่ต้องพิจารณา
- อัตราส่วนล้อต่อเพลา: สำหรับระยะทาง ให้ใช้ล้อขนาดใหญ่และเพลาเล็ก คิดถึงล้อหลังของจักรยาน เกียร์ไดรฟ์ขนาดเล็กและล้อขนาดใหญ่
- ความเฉื่อย: สตาร์ทรถต้องใช้ไฟเท่าไหร่? รถที่เบากว่านั้นต้องการน้อยกว่า ลดมวลรถของคุณเพื่อระยะทางที่ดีที่สุด
- อัตราการปลดปล่อยพลังงาน: หากปล่อยพลังงานอย่างช้าๆ พลังงานจะถูกใช้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และรถก็จะเดินทางต่อไปได้ วิธีหนึ่งในการชะลอการปล่อยนี้คือการยืดแขนคันโยกให้ยาวขึ้น แขนที่ยาวขึ้นจะเคลื่อนที่ได้ไกลขึ้นและช่วยให้พันเชือกรอบเพลาได้มากขึ้น รถจะไปได้ไกลแต่ช้ากว่า
- แรงเสียดทาน: ลดแรงเสียดทานบนเพลาโดยลดพื้นที่ผิวสัมผัสให้น้อยที่สุด ตัวอย่างนี้ใช้ขายึดเหล็กแบบบาง ตอนแรก ใช้ไม้เจาะรูเพื่อยึดเพลา สิ่งนี้ถูกละทิ้งเพราะพื้นที่ผิวที่ใหญ่ขึ้นทำให้รถใช้พลังงานเพื่อเอาชนะแรงเสียดทานมากกว่าที่จะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า
- แรงฉุด: นี่คือสิ่งที่เรียกว่าการเสียดสีเมื่อถูกใช้เพื่อประโยชน์ของคุณ ควรเพิ่มแรงเสียดทานให้มากที่สุดเมื่อจำเป็น (โดยที่เชือกพันรอบเพลาและล้อที่สัมผัสกับพื้น) เชือกหรือล้อลื่นไถลเท่ากับพลังงานที่สูญเปล่า
คำเตือน
- กับดักหนูเป็นอันตราย คุณสามารถหักนิ้วได้ ใช้การดูแลของผู้ใหญ่ คุณอาจได้รับบาดเจ็บและแยกกับดักได้!
- มีการจำกัดปริมาณพลังงานที่มีอยู่ พลังของสปริง รถที่แสดงอยู่ใกล้สูงสุด ถ้าคันโยกยาวกว่า หรือล้อใหญ่กว่านี้ รถก็ไม่ขยับเลย! ในกรณีนี้ สามารถ "ปรับ" การปล่อยพลังงานได้โดยการกดเสาอากาศบางส่วน (ลดคันโยกลง)
- ระมัดระวังในการจัดการกับเครื่องมือ การตัดไม้ หรือวัสดุที่เป็นอันตรายใดๆ คุณควรมี ผู้ใหญ่ การกำกับดูแลเมื่อทำงาน