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V2EX 提问指南
goodryb
V2EX  ›  问与答

请教各位物理学家,斜坡无动力小车,怎么样才能跑更远

  •  1
     
  •   goodryb · 104 天前 · 3918 次点击
    这是一个创建于 104 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    小学生的科技节作业,要求是不能始于套件,手工制作,不添加额外的重量,有什么好的制作建议

    具体要求看下面的图片,imgur 图床

    48 条回复    2024-09-19 08:55:09 +08:00
    czwstc
        1
    czwstc  
       104 天前
    惯性小车,质量越大,惯性越大。
    把一罐可乐冰起来,直接从坡上滚落应该就很不错了。
    SDYY
        2
    SDYY  
       104 天前
    一个圆环,中间放个陀螺仪?
    zqqian
        3
    zqqian  
       104 天前   ❤️ 1
    增加车重量,这样相同高度下就会有更多的重力势能
    轮轴用更光滑的材料,减低轮子的阻力
    外形做成流线型的,就宣称可以减轻空气阻力
    czwstc
        4
    czwstc  
       104 天前   ❤️ 5
    继续推荐冷冻可乐
    1.没有买任何小车套件
    2.易拉罐尺寸需求完美满足
    3.没有额外添加重力。
    4.非常环保,比赛结束里面的饮料能喝,易拉罐可以踩扁。

    如果没有冰冻的条件,可以易拉罐先喝掉,瓶子里面灌胶。

    这种比赛大概初中的时候参加过无数回。拿过上海前三(其实也没啥人参加这种无聊的比赛)

    手工做小车,轴承的故障率太高了
    cht
        5
    cht  
       104 天前
    如果是广义的、不限定小车的形状的话,我猜应该是一个 D=220mm w=150mm 的纯铅杠铃片跑的最远 🤔
    跑得远需要最大初始势能(密度)、最小滑动摩擦力(轮轴)、最小风阻(迎风面积)、且不能打滑
    第一想法就是实心圆柱体
    TimePPT
        6
    TimePPT  
       104 天前 via Android   ❤️ 3
    增加动态配重,出坡后立马脱钩。
    NDHT
        7
    NDHT  
       104 天前
    一些思路供参考:
    1.没有重量限制,重力势能可以转化为动能,动能克服摩擦阻力做工。不考虑摩擦阻力的情况下越重越远。尽可能让限制体积充满高密度物质。
    2.尽量减少摩擦阻力,如使用轮子结构减少解除面积,使用尽可能好的轴承。
    3.小车高度 30cm 还算比较高,如果质量不能占满车体积的话,不知道能否考虑这里动脑筋,将质量尽可能置于高点,通过机械结构在下落过程中降落到低点来释放重力势能推动小车。
    4.因为速度不高,且车体体积有限制,空气阻力很小可忽略,可不用考虑流线型结构。
    lloovve
        8
    lloovve  
       104 天前 via iPhone
    可乐能叫车么?
    Charon2050
        9
    Charon2050  
       104 天前
    拿个哑铃带学校去得了。比可乐更像车轮,还更重
    mayli
        10
    mayli  
       104 天前
    "参赛选手自行设计"
    这玩意默认是可以忽略吗?
    yianing
        11
    yianing  
       104 天前
    铁球能算小车吗?滚的肯定很远
    aitianci
        12
    aitianci  
       104 天前
    @cht #5 我建议用纯金杠铃片,跑的更远
    pinocc012
        13
    pinocc012  
       104 天前
    轮子要硬,轴承要好,最后就是减小风阻
    Cu635
        14
    Cu635  
       104 天前   ❤️ 2
    让孩子自己去想,家长代替的后果就是首先是孩子脑子得不到锻炼长大了变傻,然后就是你们一定会在以后的日子里反反复复说“我们对你都好,我们养你不容易”这类话,孩子心理也跟着完蛋。
    JensenQian
        15
    JensenQian  
       104 天前
    小学二年级啊,这不应该小学生来做吗,大人做的话感觉有点找外援了
    先坐下受力分析
    [img][/img]
    牛顿第一第二定律(网上复制来的)
    一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
    物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性,是物体本身的固有属性。质量是物体惯性大小的唯一量度,物体的质量越大,其运动状态越难改变,惯性越大;质量越小,其运动状态越容易改变,惯性越小。
    物体的加速度与其所受的净外力成正比,并且与物体的质量成反比
    F=ma

    原理说完了,就这么几个
    减少摩擦力,轮胎还有这个平面
    斜面角度你也没法变,这固定长度的
    空气阻力的话,流线型
    增加质量的话放点什么玩意

    刚 b 站找了下,这个玩意好像不错啊
    https://www.bilibili.com/video/av778250933/
    Jiceburger
        16
    Jiceburger  
       104 天前
    NoOneNoBody
        17
    NoOneNoBody  
       104 天前
    大人做这题,估计要先考虑斜坡的材质,如果是粗毛布的话……
    mayli
        18
    mayli  
       104 天前
    我的话,直接弄个 2 踢脚完事
    loopinfor
        19
    loopinfor  
       104 天前 via Android
    @Cu635 小学二年级没人带自己去想是想不清楚的,因为可以控制的变量很多,能利用手头条件进行控制因素对比实验的难度比较大。
    Hyschtaxjh
        20
    Hyschtaxjh  
       104 天前 via iPhone
    加点花生油
    Jacquesx
        21
    Jacquesx  
       104 天前
    使用重力那就利用重力充当动力 参考伦敦大本钟 使用重力作为发条

    ![参考模型]( https://imgur.com/a/CVXQu6S)
    Jacquesx
        22
    Jacquesx  
       104 天前
    Jacquesx
        23
    Jacquesx  
       104 天前
    或者做成滴水动力自走车 水的重力充当动力


    https://www.taobao.com/list/item/665188144159.htm
    shouh
        24
    shouh  
       103 天前
    加个皮筋可以吗?
    ovtfkw
        25
    ovtfkw  
       103 天前 via iPhone
    终点放个超大磁铁,小车用废铁制
    ViolaH
        26
    ViolaH  
       103 天前
    问了下 o1 ,可以参考看看,o1 不是说还挺擅长思考的么
    https://chatgpt.com/share/66e80814-a7f4-800f-8cf7-bd69b9435ee6
    NSAgold
        27
    NSAgold  
       103 天前 via Android
    轮胎与地面接触面积尽可能小,降低摩擦力
    moudy
        28
    moudy  
       103 天前
    轮轴传动效率是关键。楼上说的可乐罐,哑铃片,铅球都是基于重力传动效率 100%出发的。

    剩下的才是滚动阻力,空气阻力等因素。

    至于重力,不限重的话,弄块砖头做车身。
    再有需要,可以考虑变形式车身,下坡时车身变形,重心放低,换取额外的重力势能。
    ffgrinder
        29
    ffgrinder  
       103 天前
    看题目感觉大质量+低阻力是两个需要努力的方向。我觉得如果不是为了骚操作,那就往这两个方向努力好了。
    jiejianshiwa
        30
    jiejianshiwa  
       103 天前
    增加重力,降低摩擦力,加個動態配重,下坡后脫鈎,可增加重力同時降低摩擦力
    sinx003
        31
    sinx003  
       103 天前
    我要是理解没错的话,他可没说不让你在后面放个风扇吧!!!!
    直接买个工业风扇,然后对着小车吹风!!!!! 直接起飞好吧
    91pornshanghai
        32
    91pornshanghai  
       103 天前   ❤️ 1
    @czwstc #4 刚刚试了一下,两三米没问题
    opengps
        33
    opengps  
       103 天前
    极端值就是一个球的效果,按照这个极端去设计靠近
    Tyrant1984
        34
    Tyrant1984  
       103 天前
    初始状态决定了小车所拥有的重力势能是固定的,所以唯一能提高成绩的做法就是降低阻力,包括但不限于风阻,车轮滚动阻力,轴承摩擦阻力,在这三点上下点苦工吧,比如给车轮加整流罩,车身外壳光滑处理,控制车身离地间隙,尾部底板设置扩散板提高气流离开车身时的速度,减少车后低压区,用更窄更硬的轮子,减少车身抖动等等~~
    给车身加重其实意义不大,更大的质量虽然有利于减少风阻的影响,但是会明显增加车轴和车轮的摩擦阻力,所以重量适中就好,保证车轮和地面良好接触不飘就行了,不需要考虑车身的气动下压就够用了~~
    ahdw
        35
    ahdw  
       103 天前
    搜索「无动力卡丁车」即可获得大量实例用以启发
    IzayakI
        36
    IzayakI  
       103 天前   ❤️ 1
    @Cu635 #14 你是说一个小学二年级孩子自创三角函数,悟出重力势能和动能的关系么
    iintothewind
        37
    iintothewind  
       103 天前
    @TimePPT 现在的矿车就是这个思路吧.
    iintothewind
        38
    iintothewind  
       103 天前
    @iintothewind 矿车满载下坡, 下坡过程中充电, 坡底卸货, 卸货完成电池提供动力, 上坡返回.
    cue
        39
    cue  
       103 天前 via iPhone
    如果可乐可以,那我觉得不锈钢保健球更好。
    zbowen66
        40
    zbowen66  
       103 天前
    @czwstc #1 “惯性大”,初中高中物理可没有这种说法。
    fregie
        41
    fregie  
       103 天前
    光滑且不太小的冰球。
    如果可以分体的话可以加一个弹簧,分离时助力
    kenvix
        42
    kenvix  
       103 天前
    在小车上放点配重,增大动能,然后下坡到底的时候利用惯性把配重抖下去

    @zbowen66 #40 没用。 你让 GPT 帮你导一下公式,不卸掉配重会被摩擦力抵消掉

    czwstc
        43
    czwstc  
       103 天前
    @zbowen66 初中教材的牛顿第一定律,高中教材的牛顿第二定律都有写。
    “惯性大小与质量的大小成正比”
    zbowen66
        44
    zbowen66  
       102 天前 via iPhone
    @czwstc #39 牛顿第一定律“任何物体在不受任何外力的情况下,总保持静止状态或匀速直线运动状态。”
    请问哪里描述了“惯性”?你说“惯性大”,既然有大小,请问惯性的单位是什么?以及相关公式?
    czwstc
        45
    czwstc  
       102 天前
    @zbowen66 牛顿第一定律你知道还有一个名字叫什么吗?
    Mass can be experimentally defined as a measure of the body's inertia, meaning the resistance to acceleration (change of velocity) when a net force is applied.
    质量可以在实验中定义为物体惯性的量度,即施加净力时对加速度(速度变化)的阻力

    说人话就是,惯性约等于质量。(当然你可以说我说的不对然后自己去更新维基百科上面关于 Maaa 的词条,)

    为啥我说这是惯性小车,是因为在乐高课程里面,
    这玩意儿的翻译就 TM 叫惯性小车。

    你想要杠就去和乐高杠,人家客服电话在官网上: https://legoeducation.cn/zh-cn/lessons/spm/freewheeling/

    Sawyerhou
        46
    Sawyerhou  
       102 天前
    就一个小玻璃球就能滚挺远。
    zbowen66
        47
    zbowen66  
       102 天前
    @czwstc #41 我说的是“初中高中没有‘惯性大’这种说法“,我没扯别的地方
    Sawyerhou
        48
    Sawyerhou  
       101 天前 via Android
    @zbowen66 "物体的惯性大小只与质量有关,质量越大的物体惯性越大",这是初中高中物理课本的原话,你把力学第一册找出来,再看看第一章。
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