Mausefallenauto

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,
ich habe mal eine Frage:

Wir haben bei uns in Physik jetzt die Aufgabe bekommen, ein Mausefallenauto zu bauen, dass nur von der Energie einer aufgespannten Mausefalle (Keine Rattenfalle) fährt. Würde mein Auto eine Distanz von 11,5 Metern, hätte ich den Schulrekord gebrochen (und das ist auch mein Ziel xD) Jetzt wäre nur die Frage, was ich machen könnte, damit man die Energie sehr effizient ausnutzt.

Wie ist das mit Übersetzungen und wie lassen die sich (einfach) realisieren?

Danke im Voraus

#2

Hallo Brathirn

Eine tolle Aufgabe!! Juckt mich echt.
Was dürft Ihr zue Realisierung alles einsetzen?
Kordel, Riemenscheibchen, Schnipsgummis, Auf und Abwickelkegel.
Vorschlag:
Rechne mal den Weg des zuschlagenden Bügels aus. In dem Falle:
Pi mal r in cm. r sei 6 und Pi 3,14 somit 18cm nutzbarer Weg
11,5m mal 100 sind 1150cm
Du willst 1200cm!

Mit dem Verhältnis 1200 zu 18 gehts weiter
1200 durch 18 sind 400 / 3 oder 1 zu 134
Baue eine Übersetzung von 1 zu 134 !!
Dein Antriebsrad soll einen Durchmesser von 6 cm haben und somit einen Umfang von 12mal Pi also etwa 38 cm
1200 durch 38 sind ungefähr 32 Umdrehungen.
Rechne den Durchmesser einer Welle aus, auf der Du deine 18 cm lange Kordel 33mal aufwickeln kannst.
Bekommst Du das hin, dann melde Dich wieder, dann verrate ich Dir den Rest.
Gruß vom Klugschei?er

#3

Hallo,

Wie ist das mit Übersetzungen und wie lassen die sich
(einfach) realisieren?

Stell mal eine Skizze ins Netz, damit man sieht, wie Du das vorhast.

Empfehlung: An der Stelle mit der höchsten Drehzahl ein Schwungrad einbauen.
Möglichst leicht, aber mit großem Reibwert an den Rädern und die angetriebenen Räder möglichst groß, die nicht angetriebenen möglichst klein bauen.

Gruß:
Manni

#4

Moin,

Auto eine Distanz von 11,5 Metern, hätte ich den Schulrekord
gebrochen (und das ist auch mein Ziel xD) Jetzt wäre nur die
Frage, was ich machen könnte, damit man die Energie sehr
effizient ausnutzt.

Auf welchem Untergrund (Boden) findet das in der Schule statt?

Linoleum?

Grüße.

roysy

#5

Hallo!

Besser als die Energienutzung zu optimieren, wäre es, den Energieverbrauch zu senken. Das macht man durch ein möglichst niedriges Gewicht.

Die Geschwindigkeit sollte nicht zu hoch sein, weil sonst der Luftwiderstand darauf bestehen wird, die Hauptrolle spielen zu wollen.

Grüße

Andreas

#6

Fatalen Fehler selbst bemerkt:

1200 zu 18 sind 200 zu 3 also 1oo/1,5 also 67 zu 1
Damit wird das ganze realistischer.
Durchdrehende Antriebsachse ist ein Problem.
Leichtlaufende Lager erreicht man mit Stecknadeln in gelochten Schmuckglasperlen.
Man soll nicht huddeln!! Merk Dir das, solche Fehler passieren sehr schnell
Noch was: Spann die Mausefalle in den Schraubstock und miss mal mit einer Federwaage (Dynamometer) die Zugkraft der Feder

Geknickter Gruß vom KS
Danke für das nur teilweise berechtigte Sternchen

#7

Hallo,

Besser als die Energienutzung zu optimieren, wäre es, den
Energieverbrauch zu senken. Das macht man durch ein möglichst
niedriges Gewicht.

Warum sollte ein geringeres Gewicht den Energieverbrauch senken? Denkst Du da an die Reibung der Räder?

Die Geschwindigkeit sollte nicht zu hoch sein, weil sonst der
Luftwiderstand darauf bestehen wird, die Hauptrolle spielen zu
wollen.

Bei einer Gesamtstrecke von 12 Metern?

Gruß
loderunner

#8

Anmerkung o.T.
Hallo,

Danke für das nur teilweise berechtigte Sternchen

das war von mir für den Denkansatz. Und es bleibt. :wink:
Gruß
loderunner

#9

Hi,

Besser als die Energienutzung zu optimieren, wäre es, den
Energieverbrauch zu senken.

Mmhm, wo ist da der Unterschied?

Das macht man durch ein möglichst
niedriges Gewicht.

Das Gewicht an sich „verbraucht“ keine Energie. Es mag langsamer in Schwung kommen, aber dafür rollt es nachher auch besser.
Höchstens über den geringfügig höheren Rollwiderstand mach sich das Gewicht negativ bemerkbar, aber das halte ich für vernachlässigbar. Wenn das Auto aber zu leicht ist, wird es auch keine vernünftigen Fahreigenschaften haben.

Die Geschwindigkeit sollte nicht zu hoch sein, weil sonst der
Luftwiderstand darauf bestehen wird, die Hauptrolle spielen zu
wollen.

Das ist auf jeden Fall richtig, den dort wird wirklich Engergie „verbraucht“ (= in Bewegung der Luft umgesetzt).

Mir fiel gerade ein, dass Du Rollen von Inline-Skates verwenden könntest, die haben meist recht gute Kugellager eingebaut und funktionieren wahrscheinlich auch gut als Schwungrad.

Gruß,
V.

#10

Hallo Olschi,

Danke für das nur teilweise berechtigte Sternchen

Ich ziehe es trotzdem nicht zurück.

Mein Vorschlag wäre, auf jede Übersetzung (Wirkungsgradverluste) und eine aufgewickelte Kordel/Schnur zu verzichten (Reibung)die Antriebsräder direkt mit dem hochschlagenden Bügel anzutreiben.

Wäre ja etwas für einen praktischen Wettbewerb unter den w-w-w- Experten:wink:
Nur wer kauft die Mausefallen, damit alle Geräte gleich sind?

Gruß:
Manni

#11

Hallo!

Besser als die Energienutzung zu optimieren, wäre es, den
Energieverbrauch zu senken.

Mmhm, wo ist da der Unterschied?

Energienutzung heißt:
Die Energie der Mausefalle wird umgewandelt und umgeformt. Aus Spannenergie mit hoher Kraft und geringem Drehwinkel wird Bewegungsenergie mit geringer Kraft und hohem Drehwinkel.

Energieverbrauch heißt:
Rollwiderstand, Lagerreibungswiderstand, Luftwiderstand usw.

Das macht man durch ein möglichst
niedriges Gewicht.

Das Gewicht an sich „verbraucht“ keine Energie.

Logisch.

Höchstens über den geringfügig höheren Rollwiderstand mach
sich das Gewicht negativ bemerkbar, aber das halte ich für
vernachlässigbar.

Der Lagerreibungswiderstand ist das Problem. Je höher das Gewicht, desto größer die Reibung in den Lagern. Es sei denn, er verwendet Kugellager, aber da ist der Widerstand noch größer, ich glaube wegen der zähflüssigen Schmierung.

Mir fiel gerade ein, dass Du Rollen von Inline-Skates
verwenden könntest.

Auf keinen Fall. Die Kugellager sind viel zu schwergängig.

Grüße

Andreas

#12

Hallo!

Warum sollte ein geringeres Gewicht den Energieverbrauch
senken? Denkst Du da an die Reibung der Räder?

Ja, und noch mehr an die Reibung der Lager. Da Kugellager höchstwahrscheinlich nicht verwendet werden, weil zu schwergängig und zu teuer, müssen es Gleitreibungslager sein. Da ist das Gewicht proportional zum Leistungsverlust.

Die Geschwindigkeit sollte nicht zu hoch sein, weil sonst der
Luftwiderstand darauf bestehen wird, die Hauptrolle spielen zu
wollen.

Bei einer Gesamtstrecke von 12 Metern?

Ja. Der Luftwiderstand ist bei entsprechend hohen Geschwindigkeiten höher, als viele denken. Wenn das Gewicht gering ist und die Rollreibung auch, muss die Energie ja irgendwo hingehen.

Grüße

Andreas

#13

Hallo Andreas

Besser als die Energienutzung zu optimieren, wäre es, den
Energieverbrauch zu senken. Das macht man durch ein möglichst
niedriges Gewicht.

Die Geschwindigkeit sollte nicht zu hoch sein, weil sonst der
Luftwiderstand darauf bestehen wird, die Hauptrolle spielen zu
wollen.

Deine beiden Gedanken sind imho bezogen auf
die Problemstellung beide falsch.

Hier kommt es imho nur darauf an, die schnelle Entspannung
der Feder so zwischenzuspeichern, daß man sie hinterher
sukzessive an die Antriebsräder weitergeben kann.

Alles andere ist vollkommen zweitrangig.

Eine Schlüsseidee wurde schon genannt: Die
Feder der Mausefalle treibt ein (schweres)
Schwungrad an, welches wiederum eine sehr
hohe Übersetzung (z.B. über Rutschkupplung)
auf die Antriebsachse liefert).

Grüße

CMБ

#14

Hallo!

Deine beiden Gedanken sind imho bezogen auf
die Problemstellung beide falsch.

Nein, sie sind definitiv richtig.

Ein hohes Gewicht und ein hoher Luftwiderstand wirken sich auf die Reichweite definitiv negativ aus.

Hier kommt es imho nur darauf an, die schnelle Entspannung
der Feder so zwischenzuspeichern, daß man sie hinterher
sukzessive an die Antriebsräder weitergeben kann.

Wo steht das?

Grüße

Andreas

#15

Ich hätte mal einen ganz anderen Denkansatz zu bieten.

Die Falle wird gespannt; der Bügel drückt auf den Kolben einer flüssigkeitsgefülllten Spritze. Diese spritzt auf ein Schaufelrad, das auf der Antriebsachse sitzt.

Hat folgenden optischen Nuckel: Da sich die Flüssigkeit (fast) nicht komprimieren lässt, geht die gesamte Wuppdizität des Spannbügels in den Sprutz; aber eben nicht auf einmal, sondern allmählich, bis die Feder entspannt ist. Mit Spritzengröße, Auslass etc. müsste man experimentieren, genauso wie mit dem Schaufelrad hinsichtlich Größe etc.

Ich würde weiter vermuten, dass es sinnvoll wäre, das Antriebsrad sehr groß zu wählen (im Verhältnis zur Radauflagefläche).

Gruß Eillicht zu Vensre

#16

Hallo

Hier kommt es imho nur darauf an, die schnelle Entspannung
der Feder so zwischenzuspeichern, daß man sie hinterher
sukzessive an die Antriebsräder weitergeben kann.

Wo steht das?

Das folgt aus der Logik und aus der
Betrachtung der zu erwartenden Haft-
reibungskoeffizienten.

Das „Problem“ der Aufgabe ist ja gerade
die ‚timescale disproportionality‘ von
Energiebereitstellung und möglicher
Energieverwendung.

Grüße

CMБ

#17

Hallo!

Hier kommt es imho nur darauf an, die schnelle Entspannung
der Feder so zwischenzuspeichern

Von „schnell“ und von „zwischenspeichern“ steht da nichts.

Das folgt aus der Logik

Nein.

Grüße

Andreas

#18

Guten Tag,

Der Boden ist halt ein ganz normaler Boden, mit Fliesen, die keine Fugen haben also recht glatt und eben

#19

Um das Ganze nochmal frei von „Missverständnissen“ zu machen. Es ist alles erlaubt. Die hauptsache ist, dass die Kraft / Engergie der Mausefalle effizient in Bewegung umgesetzt wird.

#20

Hallo,

Um das Ganze nochmal frei von „Missverständnissen“ zu machen.
Es ist alles erlaubt. Die hauptsache ist, dass die Kraft /
Engergie der Mausefalle effizient in Bewegung umgesetzt wird.

Dann empfehle ich, eine Schwebebahn zu bauen, entweder mit Luftkissen oder Magneten + Supraleiter (duerfte halt recht viel Aufwand sein :smile:

Damit kommst du dann vermutlich ziemlich weit.

Gruesse,
Moritz