Ich erinnere mich, dass ich mit meinem Vater Derby-Autos aus Kiefernholz gebaut habe. Schöne Erinnerungen. Aber wenn Sie gewinnen wollen, müssen Sie aufhören, über Ästhetik nachzudenken, und stattdessen anfangen, über Physik nachzudenken.
Hier ist die harte Wahrheit. Die Schwerkraft ist der Motor. Der Rest macht dich nur langsamer.
Stellen Sie sich ein Vakuum vor. Im Vakuum fallen eine Feder und eine Stahlkugel mit gleicher Geschwindigkeit. Kein Luftwiderstand. Kein Widerstand. Wenn man zwei Pinewood-Derby-Autos im luftleeren Raum fallen ließe, würden sie genau zur gleichen Zeit auf dem Boden landen. Jedes Rennen wäre ein Unentschieden. Es spielt keine Rolle, wie das Auto aussieht. Es spielt keine Rolle, wie schwer es ist. Im Vakuum spielt das Gewicht keine Rolle.
Aber wir fahren nicht im luftleeren Raum. Wir rennen in der Luft. Und die Luft wehrt sich.
Deshalb brauchen Sie ein schweres Auto. Die Formel ist einfach: Kraft = Masse x Beschleunigung. Die Erdbeschleunigung ist konstant. Masse ist also Ihr Hebel. Mehr Masse bedeutet mehr Kraft, die das Auto über die Strecke zieht. Diese Kraft muss den Luftwiderstand überwinden. Sie möchten, dass die Zugkraft so hoch wie möglich ist.
Könnten Sie ein leichteres Auto schneller machen? Nur wenn man den Luftwiderstand um mehr als die Hälfte reduziert. Bei einem Pinewood-Derby-Wagen ist das nahezu unmöglich. Die Räder und Achsen erzeugen den größten Teil des Luftwiderstands. Sie können sie nicht entfernen. Maximalgewicht ist also Ihr bester Freund.
Die drei Reibungskräfte
Während das Auto rollt, versuchen drei Dinge, es aufzuhalten.
- Luftwiderstand
- Achsreibung
- Klebrigkeit des Reifens
Sie können die Reifen nicht kontrollieren. Sie sind aus Kunststoff. Sie sind Standard. Ignorieren Sie die Klebrigkeit des Reifens. Reifendurchmesser ignorieren. Ignorieren Sie die Rotationsträgheit. Das sind feste Variablen. Da hast du keine Macht.
Konzentrieren Sie sich auf die anderen beiden.
Luftwiderstand vs. Achsreibung
Ihr Sohn hat vielleicht eine Idee zu Flügeln. Vielleicht ein Auto, das „fliegt“? Räder vom Boden abgehoben? Keine Achsreibung?
Hier ist der Haken. Flügel erzeugen Auftrieb. Aber Flügel erzeugen auch Widerstand. Sie tauschen also die Achsreibung gegen den Luftwiderstand ein. Was ist schlimmer?
Die meisten Hinweise deuten darauf hin, dass die Achsreibung geringer ist als der durch den Auftrieb erzeugte Widerstand. Aber um sicherzugehen, benötigen Sie empfindliche Ausrüstung. Oder Sie müssten fünf Autos bauen und testen.
Ich vermute, dass Sie keine Windkanäle haben. Hier ist also der pragmatische Ansatz.
Sorgen Sie für einen möglichst geringen Luftwiderstand. Dann Antriebsachsreibung gegen Null.
Achsen erzeugen viel Reibung. Sie müssen sie polieren. Legen Sie sie in eine Bohrmaschine. Mit Stahlwolle polieren. Dann verwenden Sie Rouge. Tragen Sie anschließend ein Trockenschmiermittel auf. Silizium funktioniert. Graphit funktioniert. Kein Öl verwenden. Öl zieht Staub an. Staub erzeugt Reibung.
Stellen Sie sicher, dass die Räder perfekt rund sind. Ausgewogen. Das Achsloch muss im Totpunkt liegen. Wenn das Loch nicht stimmt, wackelt das Rad. Wackeln erzeugt Widerstand. Drag verliert Rennen.
Das ist keine Raketenwissenschaft. Aber es geht nicht nur darum, einen Holzblock in eine Form zu schnitzen, die schnell aussieht. Es geht darum, den Widerstand zu minimieren und gleichzeitig die Schwerkraft zu maximieren.
Polieren Sie die Achsen. Zentrieren Sie die Löcher. Maximieren Sie das Gewicht. Ignoriere die Flügel.
Viel Glück.
