Masse, vitesse et inertie [fermé]

JohnnyB

Masse, vitesse et inertie [fermé]


Si 5 onces de poids est mon moteur, et ce poids commence à l’arrière d’un véhicule à quatre roues qui descend une vitesse de gain en baisse en raison de la masse du moteur pour permettre à son inertie de le transporter sur une surface plane et plane; les lois de la physique permettraient-elles à cela de voyager plus rapidement une fois sur cette surface plane si le poids restait en place, si le poids était éjecté ou si le poids se déplaçait vers l’avant?

J’essaie de comprendre la physique derrière les forces en jeu … Si cette reformulation n’est pas acceptable, faites-le moi savoir car je n’essaie pas d’enfreindre les règles, j’essaie plutôt de comprendre ces forces en jeu pour essayer ensuite concevoir quelque chose. Je n’essaye pas de tricher, et je peux certainement offrir plus d’explications si demandé et autorisé.

CuriousOne

L’énergie cinétique dans la masse de votre voiture est la seule chose qui vous propulse contre le frottement des roues et l’aérodynamisme. C’est fondamentalement votre « moteur ». Pourquoi diable voudriez-vous abandonner le moteur ????

DJohnM

Les règles permettent-elles que les choses tombent délibérément ?

Réponses


 Floris

Les choses que j’ai apprises pendant des années de course de derby en pin:

  • utiliser le poids maximum
  • gardez-le à l’arrière
  • assurez-vous que la voiture suit tout droit
  • se concentrer sur la stabilité

Le poids est votre « moteur ». Puisque vous commencez dans une pente, la masse à l’arrière doit encore baisser que la masse à l’avant (vraiment!). Vous pouvez y penser comme ceci: si le poids de la voiture est réparti uniformément sur les roues avant et arrière, alors la courbure de la piste (qui donne lieu à une force légèrement hors verticale dans le cadre de référence de la voiture) résulte en forces équilibrées; mais si vous avez le poids à l’arrière, la courbure de la piste propulsera la voiture. C’est le mécanisme par lequel vous profitez de l’énergie potentielle supplémentaire.

entrez la description de l'image ici

Une fois que vous quittez la section incurvée, vous devez rouler droit sans frottement. Maintenant, il existe quatre sources de friction: le roulement de roue, le sol (friction de roulement), l’air et la crête entre les roues . C’est mon observation que c’est celle qui attire les gens – si la voiture commence à vibrer d’un côté à l’autre, vous obtiendrez une force latérale accrue des roues contre la piste de guidage, et cela vous perdra la course.

Concentrez-vous donc sur la stabilité de la voiture (cela signifie en fait augmenter le moment d’inertie autour de l’axe vertical – vous avez donc besoin d’un peu de masse à l’avant), un frottement minimal entre l’intérieur de la roue et le guide (les roues peuvent avoir bavures à l’intérieur), et bien sûr assurez-vous que les roues sont bien lubrifiées. En particulier, regardez le point où la tête du clou entre en contact avec la roue et où la roue touche la voiture. Ce sont les deux points où il peut y avoir un couple étonnamment élevé.

Abandonner le poids ne fera rien pour vous. Le frottement dans l’essieu et la traînée d’air sont faibles. C’est l’autre frottement qui vous tue. La voiture sera moins stable (et aura moins d’énergie cinétique pour surmonter les frottements) si vous perdez du poids.


 Ernie

Avertissement: Cette réponse a été écrite avant de découvrir qu’un derby en pin est destiné aux voitures en bois miniatures qui roulent sur une piste. Par conséquent, seule une partie de celui-ci s’appliquera à un derby en pin.

Si je comprends bien votre situation, vous voyagerez sur une pente, puis sur une surface horizontale. Vous dites que vous voulez maximiser l’effet de l’accélération gravitationnelle sur l’inclinaison, puis éliminer le poids sur la surface horizontale afin de minimiser le frottement. Mais rappelez-vous que la voiture aura une dynamique bénéfique le long de l’horizontale. Si vous abandonnez le poids, vous réduirez cet élan, ce que vous ne voulez pas faire.

Voici quelques autres suggestions:

Comme il n’y a pas de moteur dans votre voiture, l’efficacité aérodynamique est une grande partie des performances du véhicule. Concevez la voiture avec un arrière effilé afin de réduire l’aspiration d’air directement derrière la voiture et un avant effilé afin de réduire la résistance au vent.

Un nouveau design proposé du traîneau du Père Noël dans ce lien vous donnera une idée des lignes à rechercher: http://www.popsci.com/why-santas-sleigh-poorly-designed-aerodynamic-efficiency . Intégrez les roues dans la forme aérodynamique du véhicule en les plaçant à l’intérieur des puits d’ailes correctement conçus.

Rendez vos roues aussi légères que possible afin de réduire l’inertie en rotation. Il faut plus d’énergie pour faire tourner le poids attaché aux roues que pour propulser le poids attaché à la carrosserie du véhicule. Le centre de la roue se déplace à la même vitesse que le véhicule, mais le haut de la roue se déplace plus rapidement que le véhicule, il faut donc plus d’énergie pour déplacer la roue sur une distance horizontale donnée que pour déplacer la carrosserie du véhicule qui même distance.

Le moment d’inertie du poids sur la jante de la roue est supérieur au moment d’inertie du poids au centre de la roue. Par conséquent, essayez d’alléger la roue vers la jante. Vous pouvez le faire en effilant le disque de roue vers la jante. Un avantage supplémentaire est moins de contact avec la crête centrale de la piste. Mais la surface intérieure doit être usinée avec précision afin qu’elle entre en contact avec le bord de la crête de manière uniforme et continue pour éviter un shimmy absorbant l’énergie.

Plus la roue est grande, moins il y a de friction de roulement sur la surface de la route. Mais une roue plus grande signifie plus de poids en rotation. De plus, une roue plus grande présente plus de contact avec la crête centrale de la piste. (Applicable pour le derby de caisse à savon: la direction d’une grande roue peut absorber plus d’énergie cinétique du véhicule que la direction d’une petite roue. Vous voudrez peut-être agrandir les roues arrière et les roues avant plus petites.)

La seule puissance motrice dont vous disposez est l’accélération gravitationnelle. Faites en sorte que la gravité tire le plus facilement possible votre véhicule vers le bas de l’inclinaison, et ne faites rien pour nuire à l’élan du véhicule lorsqu’il roule à l’horizontale.

 

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