2017年10月20日

pine wood soap-box car

 Pinewood Derby Trackコースを見せてもらった。こんな形である。出発地点はかなりの角度で持ち上がっていて、押えを外すと数台が同時に発車する。写真はグーグルからお借りしている。
 動力はない。位置エネルギィを運動エネルギィに変えて、後は摩擦で速度が減衰していく。ただそれだけである。単純極まりないが、走りを見ていて閃いた。

 速い車は摩擦が少ないのは当然だが、コースの形を考慮している人はいない。車体の質量は最大値が決まっている。車輪・車軸は支給されたものを使う。車体幅、長さ、高さには制限があるが、色、装飾には何ら制限はない。

 息子たちにレースへの出場の話をすると、盛り上がった。速いのを作ってくれと言うのだ。それでは絵を描けと言うと、大きな羽根を付けたロケットエンジン推進のものを描いた。制限にひっかかるので、それは却下した。それでは、と描いたのはよくあるタイプのものであった。でも後ろに小さい羽根を付けてくれと頼まれた。形を良くすると速くなると信じているのだろう。先をとがらせるという注文も受けた。

 筆者の頭の中にはあるアイデアが固まっていた。物理的に勝つ方法だ。 

dda40x at 10:20コメント(5)潤滑 | 物理 この記事をクリップ!

コメント一覧

1. Posted by brass_solder   2017年10月20日 11:21
木片はレースカーの材料だったんですね。
私はてっきりスロットレーシングカーのような物のコースの土台かと思ってしまいました。
2. Posted by YUNO   2017年10月20日 21:39
ということは、木片の細いスリットは軸位置ですね。
とても面白そうなので、勝つ方法を考えてみました。

このサイズなら空気抵抗はほぼ無視できるでしょう。デザイン的にこだわりたいのであれば、ブリキに塗装してヒレのような物を立てるという手もあります。真横から見ればロケットエンジンのように見える造形も可能です。
車軸の材質や構造が不明ですが、ステンレスの薄い板で軸受けを作れば摩擦を少なくできるのではないでしょうか。ここは脱輪しないよう正確に直角を出す必要があります。コースの全貌が不明ですが、直進しかしないのであれば軸距離は長い方が安定するでしょう。
摩擦が小さければ、質量は制限いっぱいまで重くした方が慣性が働いて有利でしょうね。車輪の加工が許されるなら、補重は車体よりも車輪にウェイトを貼り付けて重くした方が軸受けの損失が減らせます。ただしバランスが崩れないよう工作の精度が要求されます。そして、スタートラインが傾斜していますから後輪側を重くした方が位置エネルギーを大きく出来ます。
3. Posted by たづ   2017年10月20日 23:21
コースの形というのは、斜面から平面への移行部分が肝ですかね。
「低抵抗」から最初軸受だけを考えていましたが、小半径で縦断面が変化するとなると、これで優位を稼げるのかなと。
4. Posted by Tavata   2017年10月21日 00:15
なるほど、あの木片は車体だったのですね。
丁度、22日に赤坂でレッドブル、ボックスカーレースが行われるようです。
発想はこの石鹸箱レースと同じですね。

このシンプルな位置エネルギーでのレースで勝つためには
1.軸受の摩擦を小さくする=蝋を軸や軸受に擦り込む
2.レギュレーションの限界まで重くする
3.前後のオーバーハングを小さくする=斜面と平地の折角で車体が床面を擦って減速しないため
の3つを提案します。
(他に側壁との擦り防止策も効果的でしょう)

重力で加速する以上、摩擦や空気抵抗、車輪の慣性モーメントが十分小さい条件では、
斜面上での車速が車重に依存しないはずですので、斜面上で勝敗は付かないでしょう。
斜面終了後にいかに車速を保つかがポイントではないでしょうか?

なお、車輪と車軸が支給品ということなので、Low-Dのような車輪側の工夫が使えないのが残念です。
もし車輪や車軸を交換しても良い条件でしたら、
・大型で薄い金属車輪(慣性モーメントが過大でない範囲←トップスピードが遅くなる懸念)
・できるだけ細い金属性車軸
という選択肢も考えられます。
5. Posted by skt   2017年10月21日 09:35
車軸位置に制限が無いなら車体前後端の重心が低くなる位置に付け、重い材料を使うかウェイトで車体を重くすればいいんじゃないでしょうか。

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