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ネズミ捕り車をいかに長距離に適応させるか。(ネズミ捕り車を距離に合わせて)

そこで、あなたのクラスの理科の先生は、古典的な「ネズミ捕り車」の課題を与えました。ネズミ捕りのスナップを動力源とする小さな車を作り、設計して、できるだけ遠くまで走らせるというものです。クラスの他の生徒と差をつけたいなら、自分の「車」を隅々まで絞り込むように、できるだけ効率よく作る必要があります。適切なアプローチをとれば、一般的な家庭の材料だけで最大限の飛距離を実現するために、車の設計を合理化することが可能です。また、手芸店でネズミ捕り車のキットを購入し、「これは......」と迷うこともありません。

方法1 方法1/3: ホイールの最適化

  1. 1 大径の後輪を使用する。大きな車輪は、小さな車輪に比べて回転慣性が大きい。つまり、一度転がり始めると、なかなか止まらないということだ。このため、大径ホイールは距離ベースのレースに最適です。理論的には、小径ホイールほど加速しませんが、全体として長く転がり、より遠くへ行くことができます。そこで、最も距離を稼ぐには、駆動軸(ネズミ捕りが結ばれている方、通常は後輪)の車輪を非常に大きくする。前輪はあまり重要ではなく、大きさ、大きさともお好みで。クラシックレーサー風にするならば、後輪は大きく、前輪は小さくしたいところです。
  2. Image titled Adapt a Mousetrap Car for Distance Step 9
  3. 2 薄くて軽いホイールを使用する。薄いホイールは摩擦が少なく、マウストラップ・レーサーは、必要な距離を走れる可能性が高いのです。また、ホイール自体の重量も重要です。不要な重量があると、最終的にクルマの速度が落ちたり、摩擦が大きくなったりします。また、幅広のホイールは、空気抵抗によって車の抵抗にわずかながらでもマイナスの影響を与えることがあることも知っておいて損はありません。こうした理由から、クルマのホイールには最も薄く、最も軽いものを使いたい。古いCDやDVDは、大きくて薄く、非常に軽いので、この点では非常に有効です。この場合、配管用ワッシャーでCDの中央部の内径を小さくする(車軸にフィットしやすくする)ことが可能です。古いビニールが手に入れば、これも効果的です。ただし、小さなネズミ捕りには重すぎるかもしれません。
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  5. 3 ナローリアアクスルを使用する。あなたの車が後輪駆動車だとすると、後軸が回転するたびに後輪が回転することになります。リアアクスルが非常に細い場合、同じ長さのロープでネズミ捕り車は本来より大きく回すことができます。このため、フレームとホイールの重量を支える車軸は、できるだけ薄い素材で作るのが賢明です。木製の細長いピンバーを使えば、簡単に手に入れることができます。金属製の細い棒があれば、なおよい。
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  7. 4 車輪に摩擦のエッジを与えることでトラクションを発生させる。ネズミ捕りが作動したとき、車輪が地面で滑ってしまうと、ネズミ捕りは車輪を回転させるために一生懸命働いているのに、飛距離が伸びないという無駄なエネルギーが発生してしまいます。このような場合、後輪に摩擦を誘発する素材を追加することで、スリップを軽減することができます。必要な重量を確保するために、車輪の先端をグリップするのに必要な量だけ使用し、余分なものは使用しない。いくつかの適した素材があります。また、スタートラインで後輪の下に紙やすりを敷いておくと、車が動き出したとき(これが一番多い)のスリップを軽減することができます。
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方法2 方法2/3:フレームワークのカスタマイズ

  1. 1 できるだけ軽いフレームを作る。何より大切なのは、クルマが軽いこと。フレームから1グラム、1ミリグラム減らすごとに、マウストラップが車を押し出せる距離が少しづつ増えていきます。ネズミ捕りと車軸を固定するために必要なフレーム材料以外は、なるべく増やさないようにしましょう。フレームに無駄なスペースがある場合は、それを取り除くか、それが不可能な場合は、電動ドリルで穴を開けて重量を下げるようにしてください。また、フレームにはできるだけ軽い素材を使いたいものです。バルサ材、硬質プラスチック板、軽金属板(アルミ・トタン屋根材など)、組み立て玩具(K'NEX、レゴブロックなど)。
  2. Image titled Adapt a Mousetrap Car for Distance Step 1
  3. 2 フレームを細長くする。クルマは、空力的に理想的な形状、つまり進行方向に対して最小限の表面積を持つことが望ましいとされています。矢や長船、飛行機や槍のように、最大限の効率を考えて設計された乗り物は、ほとんどの場合、空気抵抗を減らすために無駄のない長い形状をしています。ネズミ捕り車の場合、フレームを細く(ネズミ捕り本体より細くするのは難しいのですが)、かつ縦に細くすることです。抵抗を最小にするためには、車の形状をできるだけ細く、小さくする必要があることを忘れないでください。地面に伏せて、正面からクルマを見て、クルマの横顔を不必要に大きくしているフレームの部分を発見してみてください。
  4. Image titled Adapt a Mousetrap Car for Distance Step 2
  5. 3 できる限り釘を使わず、接着剤を使用する。車のデザインには、釘やピンなどの重いソリューションではなく、できる限り接着剤を使用するようにしましょう。例えば、ネズミ捕りを車のフレームに固定する場合、小さな接着剤を数点使うだけでよいはずです。一般的に、接着剤は釘と同じように固定されるため、無駄な重さを加えてしまうことがあります。学校用ボンドではなく、瞬間接着剤を使用すると、持ちが悪くなります。また、接着剤の利点は、通常、車の空気抵抗に影響を与えないことです。逆に、爪のどちらかの端がフレームから飛び出しているような場合は、影響が小さいかもしれません。
  6. Image titled Adapt a Mousetrap Car for Distance Step 3
  7. 4フレームの構造的な完全性に留意する。 鼠取り車のフレームをどれだけ軽く、無駄なく作ることができるかというと、その限界は壊れやすさだけです。最大限の距離を確保することと、クルマを不安定にすることの微妙なバランスをとるのはなかなか難しいのですが、恐れずに試してみてください。ネズミ捕り自体は壊れにくいので、フレーム材が余っていれば、失敗しても自由です。バルサのような特に弱い材料を使っていて、フレームがうまく固定できない場合は、フレームの底に金属やプラスチックのような強い材料で小さな帯を追加することを検討してみてください。これにより、車の構造強度を高めつつ、空気抵抗や重量の変化を最小限に抑えることができるのです。
  8. Image titled Adapt a Mousetrap Car for Distance Step 4

方法3 方法3:力を最大限に発揮させる

  1. 1 ネズミ捕りに長い「腕」をつけて、テコの原理を働かせます。ネズミ捕り車の仕組みは、ネズミ捕りを「設置」し、ネズミ捕りのアームに結んだロープを片方の車輪軸に慎重に巻き付け、ネズミ捕りを飛び出させると、ネズミ捕りのスイングアームがそのエネルギーを車輪軸に伝え、車輪が回転する、というものがほとんどである。仕掛けのアームがかなり短いので、車の構造に注意しないとロープを早く引きすぎて車輪がスリップし、エネルギーをロスしてしまうことがあります。もっとゆっくり安定して引っ張るには、腕に長い棒をレバーとして取り付け、ロープの一端を腕ではなく、棒に結んでみてください。ロープの圧力でレバーが曲がってはいけません。これはエネルギーの浪費です。多くのガイドが、丈夫で軽量なレバーを提供するために、頑丈なバルサ構造または金属で補強された構造を使用することを推奨しています。
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  3. 2 マウストラップをできるだけ前方に配置する。ネズミ捕りが後輪を回すことを想定すると、車のネズミ捕りは前輪に触れず、できるだけフレームの前方に配置したいものです。ネズミ捕りと車輪の間の距離が長いほど、より多くのロープを車軸に巻き付けることができ、ゆっくりと安定した牽引力を得ることができます。
  4. Image titled Adapt a Mousetrap Car for Distance Step 6
  5. 3 可動部の摩擦が最小限であることを確認する。最大飛距離を出すには、ネズミ取りの力をできるだけ100%使いたい。これは、車の表面の摩擦、つまり点と点の間の滑りを減らすということです。WD-40、自動車用グリスなどのマイルドな潤滑剤を使って、車の可動部分の接点をよく潤滑し、車をできるだけスムーズに「走らせる」ようにしてください。車軸の摩擦を最小限にするため、各車軸のフレームとの接触部に潤滑剤を少量塗布またはスプレーし、可能であれば車輪を前後にスライドさせて接触部に潤滑剤を注入してください。
  6. Image titled Adapt a Mousetrap Car for Distance Step 7
  7. 4 許されるなら、できるだけ強力なネズミ捕りを使ってください。ネズミ捕り車の課題では、ほとんどの場合、全員が同じ大きさのネズミ捕りを使い、全員が同じ動力の車を設計するよう求められます。ただし、この制限がない場合は、遠慮なく最強のネズミ捕りを使ってくださいネズミ捕りなどの大きめのネズミを使うとよいでしょう。ネズミ捕りなどの大型の仕掛けは、基本的な仕掛けよりもパワーがありますが、より強い構造でないと、跳ね返されたときに車を壊す可能性があるので、フレームや車軸を強化して対応する必要があるかもしれません。ねずみ取りなどの大型のものは指を骨折しやすいので、軸にねずみ取りが取り付けられていて自由に閉じられないはずだと確信していても、武装したねずみ取りは特に慎重に扱うことを忘れないでください。
  8. Image titled Adapt a Mousetrap Car for Distance Step 8
  • ロープが車軸に巻きついているだけでは、車はほとんど動かないかもしれません。より大きな駆動ハブを追加することで、吸引力を高めることができます。写真では、車軸にゴムタイヤがあり、これが「歯車」の役割を果たし、ロープの滑りを少なくしているものもあります。
  • 一番長いレバーを使って、ネズミ捕りのアームをできるだけ長く伸ばします。トップはトラバースの距離が長く、より多くのホイールワインディングロープを再生することができます。レバーは使い古されたラジカセのアンテナを利用しています。長くて軽く、あまり曲がらないものであれば、何でもレバーとして使うことができます。
  • ドライブシャフトと接触する支持体の表面積を最小限にすることで、シャフトへの摩擦を低減しています。細いスチール製の軸受けは、木のブロックに開けた穴よりも摩擦が少ない。
  • レバーアームが倒れたときに車が大きく跳ねないように、スポンジのようなものでチーズを模擬して衝撃を緩和しています。
  • アクスルとマウントのアライメントは、摩擦を減らし、性能を向上させるために不可欠です。
  • 車軸、車輪、ねずみ取りばねにモリコート®(二硫化モリブデン系粉末潤滑剤)を塗布し、摩擦を低減しています。
  • ワッシャーを買うときは、軸の入ったCDを持って金物屋に行くと、最初に正しいサイズを手に入れることができるかもしれません。
  • マウス・トラップ・カー・チャレンジのウェブサイトでは、さまざまな学生の取り組みを見ることができます。
  • ロープには蝋燭の蝋を塗って摩擦を大きくし、蝋を塗ることでロープの軸への引っ掛かりをよくしています。
  • ロープの軸をゴムタイヤやテープで巻いて、必要な部分に摩擦を加えます。ロープは軸を回転させ、滑らないようにします。
  • シンプルな軽量スティックを使ってボディ部の質量を減らすことで、車軸支持部の摩擦も減らすことができます。
  • 車軸がゴロゴロしていないと、左右にグラグラしてしまうので、確認するのに有効です。
  • クルマの質量をできるだけ小さくしながら、移動できる大きさにする。

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