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Das Mausefallenauto

Ein Auto konstruiert, um nur mit der Kraft einer Mausefalle möglichst weit zu fahren

Ein Physik-Projekt der Stufe 11 des St. Bernhard-Gymnasiums in Willich

von Frank Knuplesch

 

Inhalt:

Die Grundidee

Zu allererst habe ich mir Gedanken gemacht, wie ich die Mausefalle als Antrieb optimal (aus-)nutzen kann. Ich bin auf die Idee gekommen, eine Schnur an den Bügel der Mausfalle zu binden und diese dann mit einer der beiden Achsen zu verbinden, sodass durch den Zug der beim zuschnappen der Mausefalle an einem Faden entsteht, der Faden von einer der Achsen abgerollt wird. Des Weiteren sollte das Auto möglichst leicht sein, damit durch weniger Masse eine möglichst weite Entfernung erzielt werden kann, denn durch mehr Masse wächst die Trägheit der Gesamtkonstruktion und dies gilt zu vermeiden. Die Räder sind ein wichtiger Punkt bei der Konstruktion, sie sollten möglichst schmal sein und wenig bis kein Profil haben, damit zwischen ihnen und dem befahrenen Grund weniger Reibung entsteht. Sie sollten einen großen Durchmesser und die Achsen an denen sie befestigt sind einen relativ kleinen Durchmesser haben. Ich entschloss mich zur Verwendung von CDs, da diese diesen Vorraussetzungen optimal entsprechen. Das Gestell, an dem die Achsen und die Mausefalle befestigt sind, sollte, wie bereits erwähnt, aus einem leichten aber dennoch stabilen Material bestehen und es sollte so wenig wie möglich davon verbaut werden, d.h. ich habe nur eine Verbindung zwischen den Achsen und zwischen dieser Verbindung erstellt. Das Material dazu lieferte mir ein alter Meccano-Metall-Baukasten, den ich im Keller fand. Die erste Konstruktion bestand aus zwei Achsen und drei Rädern, eins vorne und zwei hinten. Sie war relativ schwer, ich wollte erstmal herausfinden ob meine Grundidee mit dem Antrieb funktionieren würde und das Gewicht später noch weiter reduzieren. Die Achsen bestehen aus einem Metall-Stab mit 4 Millimeter Durchmesser, an dem die CDs mithilfe von Gummi-Rädern, die ebenfalls in dem Baukasten waren, befestigt sind. Die Mausefalle befand sich in der Mitte des Wagens, gehalten von zwei Schrauben die in zuvor gebohrte Löcher geschraubt wurden. Der Bügel der Mausefalle wurde mit dem vorher um die Hinterachse gewickelten Faden verbunden und das Gefährt war bereit für die ersten Meter. Dachte ich…

 

Der erste Fahrversuch

Der erste Fahrversuch verlief anders als geplant: Nachdem ich den Auslöser der Mausefalle betätigt hatte, schnappte der Bügel nach vorne; doch der Faden riss, weil er zu dünn war. Immerhin hatte sich mein Auto 5 cm bewegt und so tüftelte ich nach einer Lösung für dieses Problem. Ich wurde im Internet fündig, wo bereits Schüler und Studenten anderer Schulen und Universitäten ein solches Projekt ausüben durften. Dort umging man dieses Problem dadurch, dass man den Bügel der Mausefalle mithilfe einer Verlängerung erweiterte und so unter anderem einen größeren Radius erzielte, was sich auf die Entfernung positiv auswirkte.

Die Kraft der Mausefallenfeder wurde so zwar insofern reduziert, dass das Auto nicht so schnell, aber dafür weiter fahren würde. Diese Idee baute ich in meine Konstruktion ein und so entstand ein längeres Fahrzeug mit 4 Rädern, welches mit dieser Technik ausgestattet wurde.

 

Der zweite Fahrversuch

Nun stand also der zweite Versuch an und ich war gespannt ob sich die neu verbaute Technik bewähren würde. Ich war begeistert, denn als sich das Auto erstmals weiter als 5 cm bewegte und sogar an die Wand meines 5 Meter langen Zimmers stoßte wusste ich, dass die Idee vorwärts bringend war, im wahrsten Sinne des Wortes. So erweiterte ich diese Idee später insofern, als dass der Bügel noch weiter verlängert wurde und die Mausefalle immer weiter an die Front des Autos gebaut wurde, damit die Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Energie optimiert ist. Ich war auf der Suche nach immer leichteren Materialien und habe immer mehr Dinge entfernt, damit die Träge Masse nicht zum Nachteil wird. Außerdem wollte ich die Stellen, an denen die Achsen mit dem Gerüst verbunden sind ölen und reibungsfreier gestalten, denn Reibung ist der Feind bei dieser Aufgabe. Ich habe mir auch überlegt die Länge des Fahrzeugs durch die Verwendung eines Getriebes mit Zahnrädern zu kürzen und so eine bessere Übersetzung zu erzielen, aber für den Moment war ich froh, dass die ersten Meter geschafft waren. Ein Problem war nur der Faden, der irgendwann zu Ende war und das Auto bremsen würde, wenn er sich nach dem abrollen während der Fahrt wieder aufrollen und die Mausefalle wieder spannen würde. Ich fand Hilfe auf einer englischsprachigen Homepage, unter anderem sogar eine Anleitung um dieses Problem zu lösen:

Hierbei geht es darum
(1) ein Stück Draht um die Achse zu wickeln,
(2) dieses Stück Draht mit Kleber befestigen und zu einer Schlaufe zu drehen,

(3) diese Schlaufe zu kürzen

(4) und in der Mitte der Achse zu platzieren.

Somit kann dann, wie auf Abb. 5 u. 6 zu sehen, die Schnur um die Achse gewickelt werden und nach dem Abspulen ist die Schnur dann nicht mehr mit der Achse verbunden, sodass sie ausrollen kann.

Vorwärtsbringende Überlegungen

Wichtige Dinge die noch verbessert werden könnten sind unter anderem:

      die Reduzierung auf nur 3 Räder zur Minimierung der Reibung und der Masse

      die Verwendung noch leichterer Materialien

      die Ausbesserung der Achslager bezüglich der Reibung

      die Übersetzung verbessern (Kraft ó Strecke)

Fazit und eigene Meinung zum Physik-Projekt

Grundsätzlich kann man sagen, dass dieses Projekt großartig war, in mehr als nur einer Hinsicht: Man muss die verschiedenen Physikalischen Hintergründe kombinieren und herausfinden, wie man noch mehr Strecke aus dieser kleinen Mausefalle herausbekommt. Mir hat dieses Projekt trotz der Rückschläge sehr viel Spaß gemacht, da man mit vielen physikalischen Problemen konfrontiert wird und diese bestmöglich lösen sollte. Außerdem ist Teamgeist gefragt, denn nur wenn man die verschiedenen Ideen austauscht und miteinander verkuppelt kann man weiterkommen, alleine ist es sehr schwierig. Ich kann es nur weiterempfehlen!