Pamiętam, jak z tatą budowaliśmy samochody Derby z patyków. Ciepłe wspomnienia. Ale jeśli chcesz wygrać, musisz przestać myśleć o estetyce i zacząć myśleć o fizyce.
Oto trudna prawda. Grawitacja jest silnikiem. Wszystko inne po prostu Cię spowalnia.
Wyobraź sobie próżnię. W próżni pióro i stalowa kulka spadają z tą samą prędkością. Brak oporu powietrza. Nie ma oporu aerodynamicznego. Gdybyś wyrzucił w próżni dwa samochody Derby z bloku, spadłyby one na dno w tym samym czasie. Każdy wyścig byłby remisem. Nie ma znaczenia, jak samochód wygląda. Nie ma znaczenia, jak ciężki jest. W próżni waga nie ma znaczenia.
Ale nie ścigamy się w próżni. Ścigamy się w powietrzu. A powietrze stawia opór.
Dlatego potrzebny jest ciężki pojazd. Wzór jest prosty: Siła = masa × przyspieszenie. Przyspieszenie swobodnego spadania jest stałe. Zatem masa jest twoją dźwignią. Większa masa oznacza większą siłę ciągnącą samochód po drodze. Siła ta musi pokonać opór aerodynamiczny. Chcesz, aby siła uciągu była jak największa.
Czy można wyprodukować lżejszy samochód szybciej? Tylko jeśli zmniejszysz opór powietrza o ponad połowę. W przypadku blokowego samochodu Derby jest to prawie niemożliwe. Główny opór stanowią koła i osie. Nie możesz ich usunąć. Dlatego maksymalna waga jest Twoim najlepszym przyjacielem.
Trzy siły tarcia
Kiedy samochód się toczy, trzy rzeczy próbują go zatrzymać.
- Opór powietrza
- Tarcie w osiach
- Przyczepność opony
Nie masz kontroli nad oponami. Są plastikowe. Są standardowe. Ignoruj przyczepność opon. Pomiń średnicę opony. Pomiń bezwładność obrotową. Są to zmienne stałe. Nie możesz na nich wpływać.
Skup się na dwóch pozostałych.
Opór powietrza a tarcie osi
Twój syn może mieć pomysły na skrzydła. A może samochód, który „lata”? Koła nad ziemią? Zero tarcia na osiach?
Oto sedno. Skrzydła tworzą siłę nośną. Ale skrzydła powodują również opór aerodynamiczny. W ten sposób zamieniasz tarcie w osiach na opór aerodynamiczny. Co jest gorsze?
Większość dowodów wskazuje, że tarcie osi jest mniejsze niż opór generowany przez siłę nośną. Ale żeby mieć pewność, będziesz potrzebować wrażliwego sprzętu. Albo będziesz musiał zbudować pięć samochodów i przetestować je.
Zakładam, że nie masz tuneli aerodynamicznych. Oto pragmatyczne podejście.
Stwórz najniższy możliwy opór aerodynamiczny. Następnie zmniejsz tarcie na osiach do zera.
Osie wytwarzają duże tarcie. Trzeba je wypolerować. Umieść je w wiertarce. Polerować wełną stalową. Następnie użyj pasty polerskiej (róż). Następnie nałóż suchy smar. Silikon się sprawdzi. Grafit się sprawdzi. Nie używaj oleju. Olej przyciąga kurz. Pył powoduje tarcie.
Upewnij się, że koła są idealnie okrągłe. Zrównoważony. Otwór na oś musi znajdować się dokładnie pośrodku. Jeśli otwór jest źle ustawiony, koło wibruje. Wibracje powodują opór. Opór przegrywa wyścig.
To nie jest nauka o rakietach. Ale nie tylko wycinanie kształtu z bloku wygląda szybko. Minimalizuje to opór przy jednoczesnej maksymalizacji siły grawitacji.
Wypoleruj osie. Wyśrodkuj otwory. Maksymalizuj wagę. Ignoruj skrzydła.
Powodzenia.
