Я помню, как строил автомобили для Дерби из бруска вместе с отцом. Тёплые воспоминания. Но если вы хотите победить, нужно перестать думать об эстетике и начать думать о физике.
Вот суровая правда. Гравитация — это двигатель. Всё остальное лишь замедляет вас.
Представьте себе вакуум. В вакууме перо и стальной шар падают с одинаковой скоростью. Нет сопротивления воздуха. Нет аэродинамического сопротивления. Если бы вы бросили два автомобиля для Дерби из бруска в вакууме, они достигли бы дна одновременно. Каждая гонка была бы ничьей. Не имеет значения, как выглядит автомобиль. Не имеет значения, насколько он тяжёлый. В вакууме вес не имеет значения.
Но мы не гоняем в вакуумах. Мы гоняем в воздухе. А воздух сопротивляется.
Именно поэтому вам нужен тяжёлый автомобиль. Формула проста: Сила = Масса × Ускорение. Ускорение свободного падения постоянно. Таким образом, масса — это ваш рычаг. Больше массы означает больше силы, тянущей автомобиль вниз по трассе. Эта сила должна преодолевать аэродинамическое сопротивление. Вы хотите, чтобы тянущая сила была как можно выше.
Можно ли сделать более лёгкий автомобиль быстрее? Только если вы уменьшите сопротивление воздуха более чем вдвое. Для автомобиля для Дерби из бруска это почти невозможно. Колёса и оси создают основное сопротивление. Вы не можете их убрать. Поэтому максимальный вес — ваш лучший друг.
Три силы трения
Когда автомобиль катится, три вещи пытаются его остановить.
- Сопротивление воздуха
- Трение в осях
- Сцепление шин
Вы не можете контролировать шины. Они пластиковые. Они стандартные. Игнорируйте сцепление шин. Игнорируйте диаметр шин. Игнорируйте момент инерции вращения. Это фиксированные переменные. Вы не можете на них повлиять.
Сосредоточьтесь на остальных двух.
Сопротивление воздуха против трения в осях
Ваш сын может иметь идеи о крыльях. Возможно, автомобиль, который «летает»? Колёса над землёй? Нулевое трение в осях?
Вот в чём загвоздка. Крылья создают подъёмную силу. Но крылья также создают аэродинамическое сопротивление. Таким образом, вы меняете трение в осях на аэродинамическое сопротивление. Что хуже?
Большинство свидетельств указывает на то, что трение в осях меньше, чем сопротивление, создаваемое подъёмной силой. Но чтобы быть уверенным, вам понадобится чувствительное оборудование. Или вам придётся построить пять автомобилей и протестировать их.
Я предполагаю, что у вас нет аэродинамических труб. Поэтому вот прагматичный подход.
Создайте минимально возможное аэродинамическое сопротивление. Затем сведите трение в осях к нулю.
Оси создают много трения. Вам нужно их отполировать. Поместите их в дрель. Полируйте стальной ватой. Затем используйте полировальную пасту (rouge). Затем нанесите сухую смазку. Подойдёт силикон. Подойдёт графит. Не используйте масло. Масло притягивает пыль. Пыль создаёт трение.
Убедитесь, что колёса идеально круглые. Сбалансированные. Отверстие для оси должно быть строго по центру. Если отверстие смещено, колесо вибрирует. Вибрация создаёт сопротивление. Сопротивление проигрывает гонки.
Это не ракетостроение. Но это не просто вырезание формы из бруска, которая выглядит быстро. Это минимизация сопротивления при максимизации гравитационной силы.
Отполируйте оси. Центрируйте отверстия. Максимизируйте вес. Игнорируйте крылья.
Удачи.
