Cuộc thi xe thế năng là sân chơi STEM rất bổ ích và thú vị cho cả học sinh THCS và THPT, để tham gia cuộc thi tất cả các thí sinh cần phải trang bị cho bản thân các kiến thức cơ bản về vật lý đã được trình bày, thể lệ thi của ban tổ chức, phân tích lực tác động của xe, và quan trọng nhất chính là sự hướng dẫn hỗ trợ của các giáo viên bộ môn vât lý, công nghệ, v.v… sẽ giúp thí sinh tham gia cuộc thi và đạt kết quả tốt.

 Phân tích hoạt động thực tế của xe thế năng:   

Xe được đặt tại đỉnh của mặt phẳng nghiêng có chiều dài 1 m, chiều ngang 0,5 m, chiều cao 0,4 m và được buông ra, dưới tác động của khối lượng xe = 2Kg và độ cao của mặt phẳng nghiêng 0,4m sẽ tạo ra thế năng trọng trường làm xe chuyển động với vận tốc tăng dần.

Khi xe chạy xuống hết mặt phẳng nghiêng thì thế năng trọng trường sẽ bằng 0 và động năng sẽ có giá trị lớn nhất, xe sẽ tiếp tục di chuyển trên mặt phẳng ngang chính là sân thi đấu có bề mặt sân là xi măng, bê tông hoặc Granite v.v…

Xe sẽ di chuyển trên sân thi đấu với tốc độ giảm dần và ngừng hẳn. Xe di chuyển quảng đường càng dài và không vượt ra khỏi đường biên thì kết quả càng cao. Để đạt được kết quả cao ta cần phải hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng quảng đường di chuyển của xe để từ đó sẽ có các tính toán, thử nghiệm, tinh chỉnh kỹ thuật để có bảng thiết kế xe thế năng với các thông số kỹ thuật hợp tối ưu.

Phân tích thế năng trọng trường:

Tất cả thí sinh đều sử dụng chung mặt phẳng nghiêng có độ cao z = 0,4m = 40cm. Do đó muốn xe xuất phát với thế năng trọng trường lớn nhất thì ta phải thiết kế bánh xe có kích thước lớn nhất (không vượt 15cm) khi đó độ cao tổng của xe và dốc z = 55cm. Do đó thế năng sẽ lớn nhất, 04 bánh xe có cùng kích thước.

Khối lượng tổng của xe nên thiết kế = 2Kg để xe đạt thế năng lớn nhất và không vi phạm thể lệ thi.

Phân tích động năng:

Khi xe có kích thước bánh lớn nhất (không vượt 15cm) thì thế năng sẽ lớn nhất, khi xe di chuyển xuống hết mặt phẳng nghiêng, năng lượng thế năng sẽ chuyển thành động năng và xe sẽ di chuyển xa nhất có thể.

Bánh xe nên thiết kế có kích thước và khối lượng lớn nhất có thể để tích lũy năng lượng lớn nhất và xe sẽ di chuyển xa nhất.

Phân tích ảnh hưởng của lực ma sát:

Khi xe di chuyển từ đỉnh dốc cho đến khi dừng lại đều có sự tồn tại của lực ma sát lăn. Do đó ta nên cho vật liệu chế tạo bánh xe cũng như chiều dày của bánh xe để giảm tối đa ảnh hưởng của lực ma sát lăn.

Phác thảo thiết kế sơ bộ:

Do thể lệ thi đưa ra yêu cầu thiết kế xe thế năng có: chiều ngang tối đa 12 cm, chiều cao tối đa 15 cm; chiều dài chọn 35cm.

Bồn chất lỏng không quá 1 lít chất lỏng. Lỗ (miệng) để cho chất lỏng vào bồn được đặt phía trên có kích thước sao cho vòi bơm chất lỏng có tiết diện tròn đường kính 4 cm lọt vào dễ dàng, bồn sẽ có chiều ngang tối đa 9 cm, chiều cao tối đa 7.5cm, chiều dài tối đa 16.5cm.

Thể tích chất lỏng = 16.5 x 9 x 7.5 = 1.113 ml = 1,11 lít

Vật liệu chế tạo bồn nên cho nhựa dẽo có độ dày khoảng 1 ÷ 2mm.

Tổng khối lượng xe đã có chứa 1 lít chất lỏng vào bồn chứa = 2 kg.

 

 

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *