Věda a technika v pozadí Pohár konstruktérů

Celkový přehled Veřejnost MŠ 1. stupeň ZŠ 2. stupeň ZŠ SŠ VŠ

Autor textu

Autor textu:

O čem je tento exponát

O čem je tento exponát:

Sestav si to nejrychlejší auto, abys mohl porazit své soupeře ne naší závodní dráze. Objevuj fyzikální jevy, které ovlivňují rychlost tvého závoďáku.

Celý exponát je založen na principu Pinewood derby. Pojďme si vysvětlit, o co jde.

Pinewood derby vymyslel pro svého syna Pack Murph, protože jeho syn byl ještě příliš malý na závody Soap Box Derby. Pack Murphy proto přišel s konceptem jednoduchých aut z kusu borovicového dřeva, plastových kol a kovových náprav, které pohání gravitace. Postupně Pinewood derby začalo být populární mezi americkými skauty. První derby se konalo 15. května 1953 na Scout House v Manhattan Beach v Kalifornii. Už během prvního roku bylo Pinewood derby tak populární, že se rozšířilo po celých spojených státech. S rostoucí popularitou vznikly další organizace a průmysl, který vyráběl dráhy, časovače, váhy, trofeje apod.

Autíčko Pinewood Derby. Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Arthur/Henry Hu. Under Creative Commons.

Na rozdíl od exponátu v Techmanii, kde jsou autíčka již vyrobená, každý účastník Pinewood Derby si musí své auto vyrobit z oficiálního setu. Hotové auto musí obsahovat všechny součástky a nesmí překročit určitou hmotnost (obvykle 150 g), výšku (obvykle 7 cm) a délku (obvykle 17,8 cm) a musí se vejít na trať. Dřevěné bloky mohou být opracovány nožem, pilou nebo dalšími nástroji. Obtisky lze zakoupit ve speciálních obchodech. Existují také sady pro repliky skutečných vozidel. Pravidla nezakazují ani použití závaží, aby autíčko dosáhlo maximální hmotnosti. Trať má obvykle dva až šest jízdních pruhů.

Oficiální set. Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.

Síla, která pohání autíčka, je gravitace. Síly, které zpomalují autíčka, jsou odpor vzduchu, tření mezi koly a nápravami a valivé tření mezi koly a dráhou. Při konstrukci auta je nutné dosáhnout maximální gravitační síly (závisí na hmotnosti) a minimálních odporových sil. Často je jedno přední kolo mírně zvednuto, aby se nedotýkalo stopy, nepřipojuje se tak k valivému odporu. Je důležité, aby celé autíčko bylo opracováno jemně, bez zářezů a otřepů. Samozřejmě je nutné mazání – povolený je grafitový prášek.

Během jízdy se potenciální energie mění podle zákona zachování energie na kinetickou. Druhým hlediskem jsou kola – těžší kola mají větší moment setrvačnosti, který pak autíčko brzdí. Proto se snižuje hmotnost koleček.

Ale záleží i na tvaru trati. Trať, která je nakloněná po větší délce s malým dojezdem na konci, umožňuje autíčkám s minimální hmotností kol rychlý dojezd. Trať, která je prudší s delším dojezdem na konci může taková autíčka znevýhodnit.