La Construcción de un coche Ratonera y la física detrás de ella

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La Construcción de un coche Ratonera y la física detrás de ella

Al convertirse en un ingeniero, uno de los temas más importantes que aprenderemos acerca es la física. De acuerdo con dictionary.com, la física se define como "la rama de la ciencia que estudia las propiedades de la materia y la energía y las relaciones entre ellos. Se basa en las matemáticas y tradicionalmente incluye la mecánica, la óptica, la electricidad y el magnetismo, la acústica y el calor ". La mecánica es donde nos vamos a centrar sobre todo porque esa es la parte de la física que se ocupa del estudio de movimiento, y el movimiento es una parte fundamental de este proyecto y la vida cotidiana. Ya que es algo que nos encontramos cada día, la mejor manera de aprender acerca de la mecánica y cómo funciona la energía es a través de una manera intuitiva. No hay nada como aprender en base a lo que creemos que es natural para nosotros. Hola, hemos estado moviendo todas nuestras vidas. Una de las mejores maneras de hacer esto es a través del concepto del coche ratonera.

¿Qué es un coche ratonera que usted pide? Bueno, simplemente, es un dispositivo que se mueve utilizando la tensión acumulada de una ratonera con resorte. La ratonera es la principal (y única) fuente de alimentación del coche. Una trampa para ratones es un dispositivo simple por lo general consiste en una base de madera, un lugar para poner el cebo, y una barra pesada unida a un resorte en espiral para añadir tensión. Cuando el cebo se coloca en la trampa, la barra se tira hacia atrás y se mantiene en esta posición con un mecanismo de liberación. Una vez que el cebo se mueve, esto dispara el bar con la fuerza suficiente para matar a un ratón (o severamente dañar lo que está en su lugar). La barra de ratonera tiene una longitud de arco de casi 180 grados, lo que significa que se desplaza esencialmente la mitad de un círculo. Si mirando desde un gráfico, que iría de, por ejemplo -5 y viajar por todo el camino alrededor de 5 en el eje x, pivotado en 0 en el eje x sin ir por debajo de 0 en el eje y. Vamos a utilizar esta fuerza para hacer girar un eje en el coche, la transferencia de poder a las ruedas haciendo que el coche se mueva.

Este proyecto de coche trampa para ratones en particular que estamos trabajando es para un curso de diseño de ingeniería. El objetivo es crear un diseño óptimo para un coche con el fin de que viaje más lejos. En circunstancias normales, puede diseñar un coche para viajar más rápido o para que vaya la mayor distancia, sin embargo, conseguir un coche para hacer las dos cosas es difícil debido a la mecánica de cómo funciona el coche. Vamos a "Racing" estos coches para ver que irá más lejos. En primer lugar hasta el tercer lugar será recompensado puntos en su examen final, que siempre es una gran cosa. Hay varias restricciones embargo. Por un lado, el coche sólo puede ser alimentado por el muelle en la ratonera. No hay fuentes de alimentación externas, tales como globos, bandas elásticas, o cartuchos de CO2 pueden ser utilizados. Sólo una trampa para ratones puede ser utilizado por vehículo. La ratonera debe ser también una parte del vehículo y no se utiliza simplemente lanzar el auto. También tuvimos que mantener el muelle y la base original en su estado original. Esto significa que no hay cambio de la primavera para aumentar la tensión en cualquier forma, o la eliminación de partes de la base de madera con el fin de terminar la palanca que impulsará el coche más allá del nivel normal, lo que también ayudará en la obtención de más tensión. También tenemos que utilizar el mecanismo de liberación original de la ratonera para que pueda estar en su estado listo sin sostener el coche real. Estas fueron nuestras restricciones, todos encima de un límite de gasto de $ 45 por vehículo. Estos límites son realmente una buena cosa porque nos ayudan a limitar en nuestro diseño, que nos da algo así como un conjunto de pautas que nos permitan realmente empezar en vez de perderse en un mar de ideas.

Hay varios principios de ingeniería y científicas que impactan a la ciencia detrás de los vehículos que estamos haciendo. Tenemos un coche que nos gustaría poner en marcha con el fin de que viaje en la medida de lo posible. Hay varios principios de la física que se están produciendo como el vehículo ratonera está en movimiento. Estos incluyen la conservación de la energía, las leyes de Newton, energía potencial y cinética, la inercia de rotación, la fricción y el par. Ampliando todo esto me obligaría a ir más allá del límite de 8 páginas, por lo que, por lo tanto vamos a centrar sobre todo en las leyes de Newton, ya que casi abarcan todos los otros principios. De Newton 3 leyes de movimientos también fueron los primeros que se me ocurrió, ya que son la sangre vital de lo que estamos haciendo en este proyecto.

La primera ley establece que "un objeto en reposo permanecerá en reposo a menos que actúe sobre él una fuerza desequilibrada. Un objeto en movimiento continúa en movimiento con la misma velocidad y en la misma dirección a menos que actúe sobre él una fuerza desequilibrada. Esta ley es a menudo llamado "la ley de la inercia" (Rice.edu). El único problema con esta ley es que se asume que no hay fricción implicada. Si ese fuera el caso, nuestro coche se quedaría quieto hasta que actúe sobre él una fuerza, como un empujón, y seguiría por siempre hasta que se detiene por una fuerza igual y opuesta (esto puede ocurrir repentinamente o con el tiempo). Por desgracia para nosotros, tenemos varios tipos de fricción que tienen lugar mientras el coche está en movimiento ratonera. Estos incluyen la resistencia del aire (resistencia), la fricción de contacto con el suelo, y la fricción de las partes móviles del vehículo. Los dos últimos se pueden clasificar como fricción de la superficie, mientras que la resistencia del aire es conocida como la fricción del fluido (ya que los gases se consideran un fluido en la física). Así que nuestro objetivo para esta ratonera, ya que la distancia es el principal objetivo, es reducir tanto la fricción como sea posible.

La segunda ley de Newton establece que "la aceleración se produce cuando una fuerza actúa sobre una masa. La mayor es la masa (de objeto que se está acelerado) mayor es la cantidad de fuerza necesaria (para acelerar el objeto) "(Rice.edu). Esto es bien conocido por todos, incluso si no se dan cuenta. Todo el mundo es consciente de que cuanto más pesado es un objeto, más difícil es para empujarlo (se necesita más fuerza). A partir de esta relación, vemos que la fuerza es igual a masa por aceleración (F = ma). Para nuestro coche ratonera, esto significaría que el más claro es el dispositivo real, cuanto más se debe ir con la misma cantidad de fuerza. Esto demuestra que debemos hacer todo lo posible para crear un vehículo más ligero. Esto se puede hacer mediante el uso de un tipo más ligero de material para el cuerpo, los discos de luz para las ruedas, y mediante la eliminación de la masa de las ruedas, trampa para ratones y / o el cuerpo. Desde la primavera y / o el cuerpo ratonera no pueden ser alterados de ninguna manera a permitir una mayor cantidad de tensión, tener el vehículo más ligero posible nos ayudará a obtener la mayor distancia con una fuerza constante.

La tercera ley de Newton dice que "por cada acción hay una reacción igual y opuesta" (Rice.edu). Todo esto significa es que cuando se tiene una fuerza activa y reactiva entre dos objetos, como las personas, cada uno será igual aunque opuesto. El mismo concepto se produce cuando se presiona a alguien, y que tienden a moverse hacia atrás a ti mismo. Este concepto también se aplica a los coches desde la primavera ratonera ratonera tendrá una gran cantidad de tensión acumulada dirigida en la dirección opuesta a la que nos gustaría que el coche para entrar a vivir Al soltar esta tensión, el coche se moverá hacia adelante.

Desde que estoy diseñando un coche para viajar más lejos y no la más rápida, hay varios conceptos de diseño clave que se deben tener en cuenta. La mayoría de estos se basan en las leyes antes mencionadas. El primero es el peso de la cabina. Como he mencionado antes, queremos tener el vehículo más ligero posible. Hay varias maneras en que podemos lograr este objetivo. Algunas opciones que tenemos son de cartón, espuma, plástico, y este maravilloso material llamado madera de balsa. Todas las otras opciones son suficientes, pero para mis propósitos, voy a utilizar la madera de balsa. Madera de balsa es muy ligero, pero fuerte y resistente. Solía ​​usar este tipo de madera cuando era más joven e hizo los modelos de aviones, así que sabía de inmediato que éste era el tipo de material que quería el cuerpo de mi coche hecho. Cartón y plástico se deforman con facilidad, y la espuma, mientras que parece que la mejor opción, puede romperse fácilmente, y no queremos eso. Otra parte del coche, donde el peso es importante es que las ruedas. Al principio yo quería usar 12 "discos de vinilo como ruedas, pero encontré con un problema importante cuando lo probé. No se movía. Entonces me decidí a utilizar CD o DVD como ruedas, pero cuando yo estaba pasando por unos husillos de CD y DVD en blanco que tuve, me di cuenta de cada paquete contenía un disco de plástico transparente en la parte superior. Cuando

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