Comment adapter une voiture de piège à souris pour parcourir une plus grande distance

Votre professeur de technologie vous a donné l'exercice de la voiture de piège à souris. Vous devez penser, planifier et construire un petit véhicule propulsé par l'action d'un piège à souris qui se referme pour faire avancer la voiture le plus loin possible. Si vous voulez briller parmi les autres élèves de votre classe, vous devez rendre votre voiture la plus efficace possible en gagnant le plus de centimètres possible au moment de la propulsion. En utilisant la bonne approche, il est possible d'envoyer votre voiture rouler sur une distance maximale en utilisant des objets que vous trouverez chez vous.

Partie 1

Partie 1 sur 3:
Personnaliser le cadre

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Construisez un cadre le plus léger possible. Par-dessus tout, votre voiture doit être légère. Plus la masse de votre voiture sera faible, plus elle ira loin. Chaque gramme ou milligramme que vous arrivez à retirer de la voiture lui permettra d'aller toujours plus loin. Essayez de ne pas laisser de matériau inutile sur le cadre, enlevez-le et si cela est possible, percez des trous dans le cadre avec une perceuse pour diminuer encore plus le poids. Vous devez aussi utiliser les matériaux les plus légers possible pour le cadre. Voici quelques matériaux indiqués :
- le balsa
- des feuilles de plastique épais
- des feuilles de métal fines et légères (par exemple de la tôle en aluminium ou en étain pour couvrir les toits, etc.)
- des briques de construction de jouets (K'NEX, Legos, etc.)
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Construisez un cadre long et étroit. L'idéal serait de donner une forme aérodynamique à votre cadre, cela signifie que le cadre doit opposer le moins de surface possible à la direction dans laquelle la voiture se dirige. Comme une flèche, une chaloupe, un avion ou une lance, un véhicule conçu en prenant en compte son efficacité aura toujours une forme longue et fine pour minimiser la friction de l'air sur le cadre.^{[1]
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Source de recherche} Pour construire la voiture de piège à souris, cela signifie que vous devez donner une forme étroite (il sera tout de même plutôt difficile de concevoir une voiture plus fine que la largeur du piège à souris) et verticalement fine.
- Souvenez-vous que pour minimiser la friction, vous devez donner le profil le plus étroit possible au cadre. Essayez de vous allonger par terre et de regarder le devant de la voiture pour repérer les pièces du cadre qui élargissent de façon inutile le cadre.
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Lorsque cela est possible, utilisez de la colle plutôt que des clous. Lorsque vous le pouvez, essayez de coller les matériaux de votre voiture plutôt que de les clouer ou d'utiliser des solutions qui y ajoutent plus de poids. Par exemple, quelques gouttes de colle entre le piège à souris et le cadre devraient suffire pour le fixer. En général, la colle fixera les pièces aussi bien que les clous sans ajouter de poids inutile.
- La colle possède aussi l'avantage de ne pas affecter en général l'aérodynamisme de la voiture. D'un autre côté, si un bout de clou dépasse de l'un des côtés, cela pourrait avoir un effet mineur.
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Gardez en tête l'intégrité structurelle du cadre. Le seul facteur qui limite votre créativité en matière de poids et de forme du cadre de la voiture de piège à souris est sa fragilité, si elle est trop légère, elle pourrait devenir tellement fragile que l'action du piège à souris pourrait casser la voiture. L'équilibre délicat entre une distance maximale et la stabilité de la voiture peut-être difficile à atteindre, alors n'ayez pas peur de faire plusieurs essais. Il y a peu de chances que le piège à souris casse, alors du moment que vous avez un stock de matériaux pour le cadre, vous avez la possibilité de vous tromper.
- Si vous utilisez un matériau très fragile comme le balsa et si vous avez du mal à faire tenir le cadre, envisagez d'y ajouter un petit morceau de matériau plus solide comme du métal ou du plastique sous le cadre. De cette façon, vous pouvez augmenter la force structurelle de la voiture tout en minimisant les changements qui pourraient affecter son aérodynamisme ou son poids.
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Partie 2

Partie 2 sur 3:
Augmenter la puissance de la voiture

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Installez un long bras pour augmenter l'effet de levier. La voiture de piège à souris fonctionne de cette façon : le piège à souris est mis en place, une ficelle est attachée au bras du piège et est ensuite enroulée autour d'un des axes des roues et lorsque le piège est activé, le mouvement du bras transfère son énergie sur l'axe qui fait tourner les roues. Puisque le bras du piège est plutôt court, si la voiture n'est pas construite correctement, il peut tirer trop rapidement sur la ficelle, ce qui fait glisser les roues et fait perdre de l'énergie à votre voiture. Pour obtenir une action plus lente et plus régulière, essayez d'attacher un bras long pour faire office de levier, puis attachez-y un des bouts de la ficelle au lieu de l'attacher directement au mécanisme.
- Il est important d'utiliser le matériau adéquat pour votre levier. Le levier ne doit pas se plier sous l'action de la ficelle, car cela représenterait une perte d'énergie.^{[2]
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  Source de recherche} De nombreux guides recommandent d'utiliser du balsa ou du balsa renforcé avec du métal pour obtenir un levier léger, mais résistant.
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Installez le piège le plus loin possible. En supposant que votre piège va actionner les roues arrière, vous devez installer le piège le plus loin possible à l'avant du véhicule sans que celui-ci ne touche les roues avant. Plus le piège se trouve loin des roues qu'il actionne et mieux c'est. Une distance plus grande permet d'enrouler plus de ficelle autour de l'axe pour les actionner un tout petit peu plus lentement et régulièrement.
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Assurez-vous qu'il y a une friction minimale des pièces en mouvement. Pour obtenir une distance maximum, vous devez vous rapprocher le plus possible d'utilisation à 100% de l'énergie produite par le piège. Cela signifie que vous devez réduire la friction des pièges en mouvement de votre voiture. Utilisez un lubrifiant doux, comme le WD-40, un lubrifiant auto ou tout autre produit similaire pour lubrifier les points de contact entre les pièces en mouvement de votre voiture pour que celle-ci roule sans aucun problème.
- De nombreux guides de construction de voitures de piège à souris indiquent que l'axe des roues est la première source de friction.^{[3]
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  Source de recherche} Pour minimiser la friction sur l'axe, frottez ou vaporisez un peu de lubrifiant sur l'axe à l'endroit où il touche le cadre, ensuite, si cela est possible, faites-en pénétrer dans les points de contact en faisant bouger les roues d'avant en arrière.
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Si vous en avez le droit, utilisez le piège à souris le plus puissant que vous pouvez trouver. En général, lors de ce type d'exercice, tous les élèves devront utiliser le même type de piège à souris pour que tout le monde ait la même source de puissance au départ. Cependant, si vous n'avez pas ce genre de restriction, vous pouvez utiliser le piège à souris le plus puissant que vous pouvez trouver ! Les pièges plus gros comme les pièges à rats génèrent plus de puissance que les pièges classiques à souris, mais ils demandent aussi un cadre plus résistant, car ils pourraient réduire la voiture en pièce lorsqu'ils sont actionnés, c'est pourquoi il vous faudra sûrement renforcer le cadre et les axes des roues.
- N'oubliez pas non plus que les pièges à rats ou les pièges pour des rongeurs de grosse taille peuvent facilement vous casser un doigt, c'est pourquoi vous devez les manipuler avec beaucoup de précautions, même si vous êtes sûr que le piège est bien attaché au cadre et qu'il ne devrait pas se refermer à un moment impromptu.
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Partie 3

Partie 3 sur 3:
Optimiser les roues

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Utilisez des roues arrière larges. Les roues larges ont une inertie rotationnelle plus importante que les petites roues. En gros, cela signifie qu'une fois que la voiture se met en marche, elle s'arrêtera beaucoup plus difficilement. Cela fait des roues larges un atout important lors des compétitions basées sur la distance, en théorie, elles accélèrent moins rapidement que les petites roues, mais elles tournent plus longtemps et elles parcourent une distance plus longue. Alors, si c'est la distance qui vous intéresse, installez des roues larges sur l'axe moteur (c'est-à-dire l'axe sur lequel le levier du piège est fixé).
- Les roues avant sont moins importantes, elles peuvent être grandes ou petites. Pour donner un look de dragster à votre voiture, mettez-y des roues larges à l'arrière et des roues plus petites à l'avant.
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Utilisez des roues fines et légères. Il est aussi important de penser à ne pas ajouter du poids avec les roues. Tout poids inutile ne fera que ralentir la voiture et ajouter plus de friction. En plus, il convient de noter que les roues larges peuvent avoir un effet négatif sur l'aérodynamisme de la voiture. Pour ces raisons-là, vous devez utiliser les roues les plus fines et les plus légères que vous pouvez trouver.
- Vous pouvez par exemple utiliser de vieux CD ou DVD à cet effet, ils sont larges, fins et extrêmement légers. Si vous choisissez cette solution, vous pouvez installer un joint de plomberie dans le trou au milieu du CD pour en réduire la taille (afin de l'adapter à l'axe moteur).
- Si vous avez accès à de vieux disques en vinyle, ils se prêtent également extrêmement bien à ce projet, même s'ils pourraient être un petit peu trop lourds pour des voitures plus petites.
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Utilisez un axe arrière fin. En supposant que l'axe moteur de votre voiture se trouve à l'arrière, chaque fois que l'axe tourne, les roues tournent. Si l'axe arrière est extrêmement fin, le piège à souris pourra le faire tourner plus souvent pour la même longueur de ficelle. Cela signifie que les roues tourneront aussi plus vite et au final votre voiture parcourra une distance plus grande ! C'est pourquoi il est conseillé d'installer un axe le plus fin possible qui peut aussi supporter le poids du cadre et des roues.
- Vous pouvez utiliser des chevilles en bois fines pour faire un axe. Si vous avez accès à des chevilles en métal, elles sont encore meilleures. Une fois lubrifiées, elles frottent beaucoup moins sur les autres pièces.
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Créez de la traction en donnant plus de friction sur les bords des roues. Si les roues glissent sur le sol lorsque le piège est actionné, vous allez perdre de l'énergie, le piège fait tourner les roues, mais vous n'allez pas les faire rouler sur une longue distance. Si cela venait à se produire, vous pourriez réduire le glissement des roues sur le sol en les recouvrant d'un matériau qui accroche mieux. Pour éviter d'ajouter du poids inutile, utilisez-en le moins possible pour donner plus de traction aux roues. Voici quelques matériaux qui se prêtent bien à cela :^{[4]
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Source de recherche}
- du ruban adhésif d'électricien
- des élastiques
- du caoutchouc de ballons
- en plus, vous pourrez diminuer le patinage des roues au départ (là où il se produit le plus souvent) en recouvrant la ligne de départ de papier de verre
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Conseils

Si vous ne faites qu'enrouler la ficelle autour de l'axe, la voiture va à peine bouger. Vous pourrez augmenter la puissance de la voiture en ajoutant un moyeu plus large. Sur certaines images, vous voyez une roue en caoutchouc sur l'axe, elle sert de roue dentée et réduit le patinage de la ficelle sur l'axe.
Utilisez le levier le plus long possible pour allonger le bras du piège à souris le plus loin possible. Le bout du levier va parcourir une plus grande distance, ce qui va permettre à la ficelle autour de l'axe de se dérouler plus lentement. Vous pouvez par exemple utiliser l'antenne d'une vieille radio en tant que levier, mais vous pouvez utiliser n'importe quel objet long, léger et suffisamment rigide.
Réduisez la friction sur l'axe en réduisant la surface de contact entre l'axe et le cadre. Un support fin en acier offre moins de friction qu'un trou percé dans le cadre en bois.
Réduisez le choc du piège en mettant un petit bout d'éponge à la place du fromage. Cela empêche la voiture de sauter sur place au moment où le piège est actionné.
L'alignement des axes et des supports est essentiel pour réduire la friction et augmenter la performance de la voiture.
Réduisez la friction en appliquant du Molykote®, un lubrifiant en poudre à base de disulfure de molybdène, sur les axes, les roues et le mécanisme du piège à souris.
Si vous voulez acheter un joint, apportez le CD et l'axe dans le magasin de bricolage. Cela pourrait vous aider à trouver la bonne taille de joint.
Vous pouvez trouver de nombreux projets réalisés par des étudiants sur le site Internet du Mouse Trap Car Challenge.
Augmentez la friction en appliquant de la cire à bougie sur la ficelle. En y mettant de la cire, la ficelle aura un meilleur appui sur l'axe.
Augmentez la friction là où cela est nécessaire en enroulant du caoutchouc ou du ruban adhésif sur l'axe à l'endroit où la ficelle est enroulée. La ficelle devrait alors fait tourner l'axe sans glisser.
Réduisez la masse de la voiture en utilisant simplement un bâton léger pour le cadre. En réduisant la masse, vous réduisez aussi la friction sur les supports des axes.

Ne pas oublier

Le rapport roue-axe : pour obtenir une plus grande distance, utilisez des roues larges et un axe fin. Pensez à la roue arrière comme à la roue d'une bicyclette, une petite roue dentée posée sur une roue plus large.
L'inertie : de quelle quantité d'énergie avez-vous besoin pour faire démarrer la voiture ? Une voiture plus légère en demande moins. Diminuez la masse de la voiture pour gagner en distance.
Le taux de diffusion d'énergie : si l'énergie est libérée lentement, la puissance du mécanisme est utilisée de manière plus efficace et la voiture parcourra une distance plus grande. Une des façons de ralentir ce processus est d'allonger la taille du levier. Un levier plus long parcourt une distance plus longue et permet d'enrouler plus de ficelle autour de l'axe. La voiture sera plus lente, mais parcourra une distance plus grande.
La friction : réduisez la friction sur l'axe en réduisant la surface de contact. Dans cet article, il était question d'un support fin en acier. Au début, on perçait simplement un trou dans le cadre pour y faire passer l'axe. Cette solution a été abandonnée, car cela crée une surface de friction trop grande, ce qui amène la voiture à utiliser plus d'énergie pour combler la friction au lieu de faire avancer les roues.
La traction : c'est le nom de la friction lorsqu'elle joue à votre avantage. Vous devez augmenter la friction sur certaines surfaces (là où la ficelle s'enroule autour de l'axe ou là où les roues sont en contact avec le sol). Une ficelle ou des roues qui patinent représentent une perte d'énergie.

Avertissements

Les pièges à souris sont dangereux. Vous pourriez vous casser un doigt. Demandez l'aide d'un adulte. Vous pourriez vous blesser ou casser le piège !
Il existe une limite à la quantité d'énergie disponible, la puissance du ressort. La voiture dont il est question est presque à son maximum. Si le bras du levier était plus long ou si les roues étaient plus larges, la voiture ne bougerait plus du tout ! Si c'était le cas, vous pourriez régler l'énergie libérée en rentrant une partie de l'antenne pour la raccourcir.
Faites attention lorsque vous manipulez des outils, des matériaux dangereux ou lorsque vous coupez du bois. Vous devez toujours être surveillé par un adulte pour ce genre de projet.