衝撃を吸収！

エンジニアリング活動

主要な概念工学物理学デザイン振動

導入車に乗って道路の穴や段差を乗り越えたことがありますか? 衝撃を感じたり、シートの上下に少し揺れたりするかもしれませんが、車にサスペンションがない場合ほどではありません。 このエンジニアリング プロジェクトを試して、サスペンションがどのようにスムーズな乗り心地を実現するかを学びましょう。

背景きれいに舗装された滑らかな道路を走っているときはあまり気にしないかもしれませんが、でこぼこした道路や障害物を乗り越えるとき、車のサスペンションは非常に重要です。 車が大きな段差を乗り越えたときに、車（と乗員）を損傷から守ります。 車のフレームは車輪にしっかりと接続されていません。 もしそうなら、車輪が受けるあらゆる衝撃や振動が直接車と車内の人に伝わり、非常に不快な乗り心地になってしまいます。 代わりに、車輪はスプリング (伸びたり縮んだりすると元の位置に戻る金属部品) とダンパー (摩擦を利用して動きを減速させる部品、通常は粘性オイルが充填されたピストン）、ショックアブソーバーとも呼ばれます。 これらの部品を組み合わせることで、道路の振動を吸収し、軽減します。 このプロジェクトでは、独自のシンプルなモデルカーを構築し、段差を乗り越えるときに荷物 (梱包用ピーナッツ) が車から投げ出されるのを防ぐためのサスペンション システムを設計します。

材料これは工学設計プロジェクトであるため、使用しなければならない材料の正確なリストはありません。 次のリストは提案ですが、他の資料を自由に置き換えてください。

準備

手順

観察と結果ダンボール箱を車のフレームに直接取り付けた場合、スピードバンプを乗り越えるときに梱包用のピーナッツの多くが箱から投げ出されることがわかります。 これは、車輪からの振動が段ボール箱に直接伝わるために起こります。 これはサスペンションのない車に乗っているようなもので、非常に乗り心地が悪いです。 サスペンションを追加すると、振動がある程度吸収されるため、段ボール箱があまり上下に跳ねたり、梱包用のピーナッツが飛び散ったりすることがなくなります。 ただし、サスペンションを適切に機能させるには、多少の調整が必要になる場合があります。 物体の剛性 (輪ゴムやバネの厚さ/長さ/固さ) と重量 (コインを追加するなど) は、振動に対する物体の反応に大きな影響を与えます。 このプロジェクトであなたが行ったのと同じように、本物のエンジニアは、道路上の振動を最適に吸収するように車のサスペンションを慎重に設計します。

このプロジェクトは、Larry Richards による eGFI 経由の Trash Sliders アクティビティに触発されました。

さらに探索するScience Buddies による気球で動く車のチャレンジSuspended Science: How Does a Hovercraft Hover? (Scientific American より)摩擦による滑りと戦う (Scientific American より)Science Affairs for All Ages! (Science Buddies より)

このアクティビティは、Science Buddies との提携により実現しました。

Ben Finio は、Science Buddies の上級スタッフ科学者であり、コーネル大学シブリー機械航空宇宙工学部の講師です。 Twitter @BenFinio で彼をフォローしてください。

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