Conduire une voiture piège à souris aussi loin que possible

Le professeur de physique vous a donc chargé de fabriquer une voiture à partir d`une "piège à souris": fabriquer, concevoir et construire un petit véhicule propulsé par l`action élastique d`une souricière pour le faire voyager le plus loin possible. Si vous voulez être meilleur que les autres élèves de votre classe, vous devez 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 ménagers courants. Il peut également être possible d`acheter un kit d`un tel véhicule, pour vous éviter bien des ennuis.

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Méthode 1 sur 3: Optimiser les roues

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1. Utiliser des roues arrière plus grandes. 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. Cela rend les grandes roues parfaites pour les courses où la distance est importante - théoriquement, elles accéléreront moins rapidement que les petites roues, mais elles rouleront beaucoup plus longtemps et couvriront généralement une plus grande distance. Donc, pour une distance maximale, faites en sorte que les roues attachées à l`arbre d`entraînement (celui auquel se fixe la souricière, généralement l`arrière) soient très grandes.
  • La roue avant est un peu moins importante — elle peut être grande ou petite. Pour que votre véhicule ressemble à un drag racer classique, optez pour de grandes roues arrière et des roues avant plus petites.
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2. Utiliser des roues fines et légères. Les roues plus minces offrent moins de friction et peuvent rouler plus loin, si la distance est ce que vous voulez ou avez besoin avec votre véhicule piège à souris. Il est également important de considérer le poids des roues elles-mêmes - tout poids qui n`est pas nécessaire finira par ralentir votre voiture ou créer une friction supplémentaire. De plus, il convient de noter que les roues larges peuvent avoir même un petit effet négatif sur la résistance à l`air de la voiture. Pour ces raisons, vous souhaitez utiliser les roues les plus fines et les plus légères disponibles pour votre voiture.
  • Les vieux CD ou DVD fonctionnent assez bien à cet effet - ils sont gros, minces et extrêmement légers. Dans ce cas, une rondelle peut être utilisée pour réduire le trou au centre du CD (pour un meilleur ajustement de l`axe).
  • Si vous avez accès à un vieux disque vinyle (pour une platine vinyle), ceux-ci fonctionnent également extrêmement bien, même s`ils peuvent être trop lourds pour les plus petites souricières.
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    3. Utiliser un essieu arrière étroit. En supposant qu`il s`agisse d`une voiture à traction arrière, les roues arrière tourneront à chaque fois que votre essieu arrière tournera. Si votre essieu arrière est extrêmement petit, votre voiture piège à souris pourra tourner plus de fois pour la même longueur de corde que si elle était plus large. Cela se traduit par des rotations plus fréquentes de vos roues arrière, ce qui signifie une plus grande distance! C`est pourquoi il est judicieux de fabriquer votre essieu à partir du matériau le plus fin disponible qui puisse encore supporter le poids du cadre et des roues.
  • Les chevilles en bois étroites sont un bon choix facile à trouver ici. Si vous avez accès à des tiges métalliques minces, celles-ci sont encore meilleures - lorsqu`elles sont lubrifiées, elles donnent généralement moins de friction.
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    4. Créer de la traction en rendant les bords des roues rugueux. Si les roues glissent sur le sol lorsque le piège se ferme, de l`énergie est gaspillée - la souricière fait tourner les roues, mais vous n`obtenez pas de distance supplémentaire. Si cela arrive à votre voiture, l`ajout de matériau rugueux aux roues arrière peut améliorer sa traction. Pour réduire votre poids, n`utilisez que la quantité nécessaire pour donner aux extrémités des roues une certaine traction et pas plus. Certains matériaux appropriés sont :
  • ruban électrique
  • élastiques
  • Ballons brisés
  • De plus, un morceau de papier de verre sous les roues arrière sur la ligne de départ peut réduire le glissement si la voiture commence à bouger (lorsque le dérapage est le plus probable).
  • Méthode 2 sur 3: Ajustement du châssis

    Image intitulée Adaptez une voiture piège à souris pour la distance Étape 1
    1. Construisez le châssis 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 éliminer du châssis de votre voiture l`amènera un peu plus loin. Essayez de ne pas utiliser de matériel de châssis supplémentaire au-delà de ce qui est nécessaire pour maintenir votre piège à souris et les essieux des roues en place. Si vous voyez de l`espace perdu, essayez de l`enlever, ou si c`est impossible, percez des trous dedans avec une perceuse pour réduire le poids. Vous avez également besoin du matériau le plus léger possible pour votre châssis. Voici quelques exemples qui peuvent convenir :
    • bois de balsa
    • Plaques en plastique dur
    • Tôles fines et légères (toiture aluminium/étain, etc.)
    • Jouets de construction (K`NEX, Lego, etc.)
    Image intitulée Adaptez une voiture piège à souris pour la distance Étape 2
    2. Rendre le châssis long et étroit. Idéalement, la voiture doit être aérodynamique, c`est-à-dire avoir une surface aussi petite que possible dans la direction dans laquelle elle va conduire. Comparez cela à une flèche, un hors-bord, un avion ou une lance - un véhicule conçu avec une efficacité maximale à l`esprit aura presque toujours une forme longue et élancée pour minimiser la traînée. Pour les besoins de votre voiture piège à souris, cela signifie que votre châssis doit être étroit à la fois horizontalement et verticalement (bien qu`il soit difficile de rendre le châssis plus étroit que le piège à souris lui-même).
  • N`oubliez pas de minimiser la traînée en donnant à votre voiture le profil le plus étroit et le plus petit possible. Tenez-vous sur le sol et regardez votre voiture de face pour voir les parties du châssis qui rendent le profil de votre voiture inutilement grand.
  • Image intitulée Adaptez une voiture piège à souris pour l`étape 3 de distance
    3. Utilisez de la colle au lieu de clous dans la mesure du possible. Dans la mesure du possible, essayez d`utiliser de la colle dans la conception de votre voiture, plutôt que des clous, des épingles ou d`autres matériaux plus lourds. Par exemple, il vous suffit d`utiliser quelques petits points de colle pour fixer votre souricière au châssis. En général, la colle tient aussi bien que les ongles, ce qui peut ajouter du poids inutile. Utilisez de la super colle, pas de la colle scolaire car cette dernière ne tiendra pas très bien.
  • Un autre avantage de la colle est qu`elle n`affecte généralement pas la résistance à l`air de votre voiture. En revanche, si l`une des extrémités d`un clou dépasse de votre châssis, pouvez avoir un petit effet.
  • Image intitulée Adaptez une voiture piège à souris pour la distance Étape 4
    4. Gardez à l`esprit l`intégrité structurelle de votre châssis. Le seul facteur limitant en ce qui concerne la légèreté et la finesse du châssis de votre voiture piège à souris est sa fragilité - si la voiture est trop légère, elle peut devenir si fragile que l`action de casser la piège à souris peut casser la voiture. L`équilibre délicat entre atteindre la distance maximale et rendre votre voiture instable peut être assez difficile à trouver, mais osez expérimenter. La souricière elle-même ne se brisera probablement jamais, donc tant que vous avez du matériel de châssis supplémentaire, vous êtes libre de faire des erreurs.
  • Si vous utilisez un matériau très délicat comme le balsa et que vous avez du mal à maintenir votre châssis ensemble, pensez à ajouter une petite bande d`un matériau plus solide (comme du métal ou du plastique) au bas du châssis. Cela augmente la résistance structurelle de la voiture et limite le changement de résistance à l`air et de poids.
  • Méthode 3 sur 3: Maximiser la puissance

    Image intitulée Adaptez une voiture piège à souris pour l`étape 5 de distance
    1. Donnez à votre souricière un long « bras » pour augmenter l`effet de levier. La plupart des voitures pièges à souris fonctionnent comme ceci : le piège à souris est « installé », une corde attachée au bras du piège à souris est soigneusement enroulée autour de l`un des axes de la roue, et lorsque le piège se ferme, le bras oscillant du piège transfère son énergie à l`essieu pour tourner les roues. Parce 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 glissement des roues et une perte d`énergie. Pour une traction plus lente et plus stable, attachez un long bâton au bras pour agir comme un levier, puis attachez l`extrémité de la ficelle à celui-ci, plutôt qu`au bras lui-même.
    • Il est important d`utiliser le bon matériau pour votre levier. La poignée ne doit pas du tout se plier sous la tension de la corde, ce qui signifie que l`énergie est gaspillée. De nombreux manuels recommandent des constructions en balsa solide ou en balsa renforcé de métal pour un levier robuste mais léger.
    Image intitulée Adaptez une voiture piège à souris pour l`étape 6 de distance
    2. Positionnez le piège le plus en avant possible. En supposant que le piège entraîne les roues arrière, placez le piège à souris le plus en avant possible sur le châssis, 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 pouvez enrouler plus de corde autour de l`arbre pour le filet un tout petit peu plus traction lente et régulière.
    Image intitulée Adaptez une voiture piège à souris pour l`étape 7 de distance
    3. Assurez-vous qu`il y a un minimum de friction sur les pièces mobiles. Pour une distance maximale, vous souhaitez 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, tel que du WD-40, de l`huile pour machine à coudre ou un produit similaire pour garder les points de contact entre les pièces mobiles d`une voiture bien huilés pour une "conduite" la plus douce possible de la voiture.
  • Toutes les instructions de construction pour une voiture piège à souris indiquent que l`essieu est la principale source de friction dans un tel véhicule. Pour minimiser la friction sur l`essieu, frottez ou vaporisez un peu de lubrifiant sur chaque essieu où il rencontre le châssis, et si possible travaillez-le dans le point de contact en faisant glisser les roues d`avant en arrière.
  • Image intitulée Adaptez une voiture piège à souris pour l`étape 8 de la distance
    4. Si vous le pouvez, utilisez la souricière la plus puissante possible. Habituellement, tous les élèves devront utiliser la même souricière pour ce devoir, afin que chaque voiture ait la même puissance. Cependant, si vous n`avez pas cette limitation, utilisez la souricière la plus puissante que vous puissiez trouver! Les pièges plus grands tels que les pièges à rats fournissent beaucoup plus de puissance que les pièges à souris de base, mais ils nécessitent également des structures plus robustes et peuvent casser la voiture s`ils se ferment, vous devrez donc peut-être renforcer et modifier votre châssis et/ou vos essieux.
  • Sachez que les pièges à rats et autres pièges pour gros rongeurs peuvent facilement vous casser les doigts, alors soyez très prudent avec les pièges tranchants, même si vous êtes sûr que le piège est fixé à votre manche et ne peut pas se casser librement.
  • Des astuces

    • Réduisez la friction sur l`arbre en minimisant la zone du support qui entre en contact avec l`arbre d`entraînement. Un support d`arbre en acier mince a moins de friction qu`un trou percé dans une bûche.
    • Réduisez le choc en plaçant un morceau de génoise à la place du fromage. Cela empêche la voiture de trop sauter lorsque le bras de levier se replie.
    • L`alignement des essieux et de la suspension est essentiel pour réduire la friction et améliorer les performances.
    • Apportez un CD et les cendres à la quincaillerie lors de l`achat d`une laveuse. Cela augmente les chances que vous obteniez immédiatement la bonne taille la première fois.
    • Vous pouvez voir de nombreux projets d`étudiants différents sur le site Web `Mouse Trap Car Challenge`.
    • Augmenter la friction en cirant la corde avec de la cire de bougie. En la cirant, la corde a une meilleure force de traction sur l`arbre.
    • Augmentez la friction si nécessaire en utilisant un élastique ou un ruban adhésif autour de l`arbre où la corde est enroulée. La corde doit faire tourner l`arbre et ne pas glisser.
    • Réduisez la masse en utilisant un simple bâton lumineux en guise de carrosserie. La réduction de la masse réduit également le frottement sur les supports d`essieu.
    • Il est utile de s`assurer que votre axe ne vacille pas, sinon il se déplacera à gauche et à droite.
    • Utilisez le moins de masse possible sur la voiture tout en la rendant assez grande pour se déplacer.

    Choses à considérer

    • Rapport roue/essieu: Utilisez de grandes roues et un petit axe pour la distance. Pensez à la roue arrière d`un vélo ; un petit lecteur et une grande roue.
    • inertie: Combien d`énergie faut-il pour démarrer votre voiture? Une voiture plus légère a besoin de moins. Réduisez la masse de votre véhicule pour la plus grande distance.
    • Libération d`énergie: Si l`énergie est libérée lentement, la puissance est utilisée plus efficacement et la voiture se déplacera plus loin. Une façon de ralentir cette libération est d`allonger le bras de levier. Un bras plus long couvre une plus grande distance et fournit plus de corde autour de l`essieu. La voiture va plus loin, mais plus lentement.
    • Friction: Minimiser le frottement sur l`arbre en minimisant la zone de contact. Dans cet exemple, un support en acier mince est utilisé. Au début, un trou était percé dans une bûche pour maintenir le manche. Cela a été omis car la surface accrue signifie que la voiture utilise de l`énergie pour surmonter la friction au lieu d`avancer.
    • Traction: C`est la friction que vous utilisez à votre avantage. La friction doit être maximisée là où c`est nécessaire (là où la corde s`enroule autour de l`essieu et où les roues entrent en contact avec le sol). Le glissement de cordes ou de roues équivaut à un gaspillage d`énergie.

    Mises en garde

    • Il y a une limite à la quantité d`énergie disponible : la force du ressort. La voiture représentée est proche du maximum. Si le bras de levier avait été plus long ou si les roues étaient plus grandes, la voiture aurait ne bouge pas du tout! Dans ce cas, la fourniture d`énergie peut être « réglée » en poussant les antennes (raccourcissement du levier).
    • Les pièges à souris sont dangereux. Tu pourrais te casser un doigt. Être toujours supervisé par un adulte. Vous pourriez vous blesser et la chute pourrait se briser!
    • Soyez prudent avec les outils, la coupe du bois ou tout autre matériau nocif. Assurez-vous là toujours la supervision d`un adulte est lorsque vous travaillez sur le projet.

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