Vacuum Dragster
Summary
TLDRDans cette vidéo, l'atmosphère est mise à l'épreuve pour propulser une voiture miniature appelée 'dragster'. Le concept repose sur la force de la pression atmosphérique, qui pousse un piston d'une seringue, créant un effet de propulsion. L'inventeur a conçu un système à courroies et à pulleys pour transformer cette force en mouvement de longue distance. Le résultat est une voiture qui peut parcourir 26 centimètres pour chaque centimètre de déplacement du piston. Le vidéo a également montré une version améliorée avec deux seringues, générant une force de 80 newtons chacune, ce qui équivaut à suspendre un poids de 16 kilogrammes. Le projet illustre l'avantage mécanique et est sponsorisé par Kiwico, une entreprise proposant des activités pratiques pour les enfants, qui favorisent l'apprentissage des concepts scientifiques et mathématiques tout en étant divertissants.
Takeaways
- 🌍 La pression atmosphérique est une force puissante mais difficile à comprendre, avec plus de 30 kg d'air au-dessus d'un cube Rubik appliquant près de 300 newtons de force sur chacune de ses faces.
- 🚗 L'expérience de la force de la pression atmosphérique peut être réalisée à l'aide d'une seringue, où le vide est créé en poussant le piston jusqu'au bout et en scellant la fin.
- 🏎️ Un véhicule a été construit à partir de cette force de pression atmosphérique, transformant une grande force sur une courte distance en une plus petite force sur une distance plus longue.
- 🔧 La conception d'un dragster à propulsion par vide nécessite de prendre en compte deux dimensions importantes : le diamètre du piston et la longueur de la seringue.
- ⚙️ Un système de courroie et de poulie est utilisé pour convertir la force du piston en une rotation, augmentant ainsi la portée du véhicule.
- 🔄 Le rapport de poulies est de 1 à 3, ce qui signifie que chaque rotation du gros poulie fait tourner trois fois l'axe arrière.
- 🔢 Le rapport global entre le déplacement du piston et la distance de déplacement théorique du véhicule est de 1 à 26.
- 🏁 Des roues radiocommandées, des roues avant et un levier de libération ont été ajoutés au dragster pour améliorer son fonctionnement.
- 🔥 Un dragster double-pression a été construit avec deux seringues, produisant une force avant de 80 newtons chacune, équivalent à suspendre un poids de 16 kg au petit axe imprimé en 3D.
- 📚 Les projets Kiwico sont excellents pour introduire aux enfants les concepts de science, technologie, ingénierie, art et mathématiques de manière engageante et amusante.
- 🎁 Les caisses Kiwico comprennent des instructions de montage claires et un magazine éducatif qui explique la science derrière le projet, comme l'avantage mécanique des grues.
Q & A
Quelle est la pression atmosphérique et pourquoi est-elle difficile à comprendre ?
-La pression atmosphérique est la force exercée par l'air qui nous entoure. Elle est difficile à comprendre car elle est constante et invisible, mais elle est en réalité très puissante, comme illustré par l'exemple du Rubik's cube soumis à une force de 300 newtons sur chaque face.
Comment peut-on ressentir la force de la pression atmosphérique ?
-On peut ressentir la force de la pression atmosphérique en utilisant une seringue. En poussant le piston jusqu'au bout, en expulsant tout l'air et en scellant la fin, on peut créer un vide et ainsi lutter contre la pression atmosphérique en tirant le piston vers l'arrière.
Quel est le concept derrière la voiture construite par l'auteur à l'aide de la force de la pression atmosphérique ?
-La voiture construite par l'auteur utilise la force de la pression atmosphérique pour traduire une grande force sur une courte distance en une force beaucoup plus petite sur une distance beaucoup plus longue, permettant ainsi à la voiture de parcourir 190 mètres même si le piston n'est tiré que de 13 centimètres.
Quels sont les deux dimensions importantes d'une seringue qui déterminent la conception d'un dragster à vide ?
-Les deux dimensions importantes sont le diamètre du piston, qui détermine la surface poussée par la pression atmosphérique, et la longueur de la seringue, qui détermine la distance parcourue par la voiture.
Comment est-il possible de convertir la force de la pression atmosphérique en une force de traction mécanique ?
-On peut convertir la force de la pression atmosphérique en une force de traction mécanique en utilisant un système à courroies et à pouleys. La force de la piston est transférée en un couple de rotation à la courroie, qui ensuite actionne un pouley beaucoup plus petit intégré à l'arrière-axle.
Quel est le rapport de transmission du système à courroies et à pouleys utilisé dans le dragster à vide ?
-Le rapport de transmission du système à courroies et à pouleys est de un à trois, ce qui signifie que chaque fois que le grand pouley tourne une fois, l'arrière-axle tournera trois fois, mais avec moins de couple.
Quel est le rapport global entre le déplacement du piston et la distance de déplacement théorique de la voiture ?
-Le rapport global entre le déplacement du piston et la distance de déplacement théorique de la voiture est de 1 à 26, ce qui signifie que pour chaque centimètre que le piston se déplace vers l'avant, la voiture devrait se déplacer de 26 centimètres vers l'avant.
Quel est le concept derrière la version améliorée du dragster à vide montrant deux seringues ?
-La version améliorée du dragster à vide utilise deux seringues pour produire une force avant de 80 newtons chacune, équivalente à suspendre un poids de 16 kilogrammes de l'axe imprimé en 3D, produisant 0,76 newton-mètres de couple transféré via un rapport de courroie de 1 à 5.
Quel est le défi rencontré lors de la conception du dragster à vide avec deux seringues ?
-Le défi rencontré est la gestion de l'instabilité et de la perte d'énergie due à un manque de poignet, même avec un chauffage de pneus assisté, ce qui rend difficile l'établissement de temps record.
Quel est le rôle des projets Kiwiko dans l'éducation des enfants ?
-Les projets Kiwiko aident à exposer les enfants aux concepts de science, de technologie, d'ingénierie, d'art et de mathématiques de manière engageante et amusante, en fournissant des projets pratiques et bien conçus avec des instructions claires et un magazine éducatif.
Comment les projets Kiwiko peuvent-ils aider à équilibrer l'activité de l'écran en période de cours virtuels ?
-Les projets Kiwiko sont une excellente activité pratique pour équilibrer l'excès de temps passé devant l'écran lors des cours virtuels, en offrant une expérience concrète et éducative.
Quels sont les avantages de l'abonnement Kiwiko et comment obtenir une réduction ?
-Les avantages de l'abonnement Kiwiko incluent la livraison régulière de projets variés et éducatifs. Les téléspectateurs du canal peuvent obtenir 20% de réduction sur les abonnements et tout dans la boutique Kiwico en visitant kiwico.com/tomstanton.
Outlines
🚗 La puissance de la pression atmosphérique
Le script décrit comment la pression atmosphérique, malgré son omniprésence, est difficile à comprendre pleinement. L'auteur illustre cela en montrant que plus de 30 kg d'air pèsent sur un cube Rubik, créant une force de près de 300 newtons sur chacune de ses faces. Pour expérimenter cette force, on utilise un seringue : en poussant le piston jusqu'au bout, en expulsant tout l'air et en scellant la fin, on peut créer un vide et ainsi lutter contre la pression atmosphérique. L'auteur a construit une voiture qui utilise cette force pour se déplacer sur une longue distance, malgré une petite distance de retrait du piston. Il envisage ensuite de construire une voiture dragster alimentée par le vide, en utilisant la rapidité avec laquelle le piston du seringue se contracte.
🎥 Remerciements et soutien du public
Dans le deuxième paragraphe, l'auteur remercie les téléspectateurs pour leur soutien, invitant ceux qui apprécient la vidéo à laisser un pouce en l'air et à s'abonner au canal. Il exprime une reconnaissance particulière envers les contributeurs de Patreon, soulignant qu'il ne pourrait pas réaliser ces projets sans leur aide. L'auteur conclut en remerciant à nouveau les téléspectateurs et annonce qu'il les reverra dans la prochaine vidéo.
Mindmap
Keywords
💡pression atmosphérique
💡système à courroie et à poulie
💡rapport de piston
💡sérum
💡voiture à propulsion par vide
💡rapport de transmission
💡kiwiko
💡avantage mécanique
💡grue
💡véhicule à double seringue
💡patinage
Highlights
Atmospheric pressure exerts a strong force, with over 30 kilograms of air above a Rubik's cube, producing nearly 300 newtons of force on each face.
A syringe can be used to experience atmospheric pressure by creating a vacuum and fighting against the atmospheric pressure.
The creator previously built a car powered by atmospheric springing force, translating large force over a short distance into smaller force over a longer distance.
The syringe's piston diameter and length are crucial for determining the design of a vacuum-powered dragster.
A belt and pulley system can convert torque into increasing the range of the car's travel.
The pulley ratio of one to three allows the rear axle to rotate three times for every rotation of the large pulley.
The overall ratio of piston travel distance to theoretical car travel distance is 1-26.
The dragster design includes radio-controlled car wheels, front wheels, and a release lever for acceleration.
A rear wing is added to complete the dragster's look.
A version of the car with two syringes produces a forward force of 80 newtons each, equivalent to suspending a 16-kilogram weight.
The car's torque is transferred via a 1 to 5 belt ratio, resulting in 0.15 newton meters of torque at the rear wheels.
The dragster faces challenges with instability and wasted energy due to a lack of grip.
The weight of the air above can be converted into usable forward motion by combining a syringe with a belt and pulley system.
Kiwiko crates demonstrate mechanical advantage in lifting heavy objects, such as in cranes.
Kiwiko's hands-on projects are beneficial for exposing kids to STEM concepts in a fun and engaging way.
Kiwiko crates include build instructions and an educational magazine with additional information on the science involved.
Kiwiko offers a subscription service and a variety of projects available for purchase.
A discount is offered for Kiwiko subscriptions and store purchases through a special link provided in the video description.
Transcripts
atmospheric pressure is an odd thing
we're constantly living within it but
it's very hard to comprehend how strong
it really is
for example there is over 30 kilograms
of air stacked above this rubik's cube
exerting nearly 300 newtons of force on
each of its faces
one of the easiest ways to experience
the strength of the atmosphere is by
using a syringe
and by pushing the piston all the way to
the end squeezing all the air out
and sealing off the end we can pull the
piston back and create a vacuum
essentially fighting the atmospheric
pressure now i've previously built a car
that's powered by this atmospheric
springing
force and this car translated this large
amount of force over a short distance
to a much smaller force over a longer
distance so even though the piston is
only pulled back
about 13 centimeters the car could
travel a total distance of 190 meters
now i also know that the pistons of
these syringes want to contract very
quickly
as i've used this to build syringe
rockets in the past so how about we
harness this rapid contraction of the
piston
into a small car and build a
vacuum-powered dragster
this video is sponsored by kiwiko more
about them later
there are two important dimensions to
this syringe that will determine the
design of the dragster the first is the
diameter of the piston
as this is what the atmosphere will be
pushing against the larger the diameter
means the more piston area therefore the
larger the force produced by the
atmospheric pressure
the second important dimension is the
syringe length as this determines how
far the car will travel
if i were to connect this piston
directly to the rear wheels there will
be a huge amount of torque for a very
short distance
assuming the wheels don't just spin out
from lack of grip so we need to convert
some of this torque into increasing the
range
using the mechanical advantage of a belt
and pulley system starting with the thin
axle
attached to a large pulley the forward
force of the piston is transferred to a
rotational torque at the belt
this then drives a much smaller pulley
which is integrated into the rear axle
resulting in a pulley ratio of one to
three so every time the large pulley
rotates once
the rear axle will rotate three times
but with less torque
taking the diameter of the initial shaft
and the rear wheels into consideration
the overall ratio of piston travel
distance to theoretical car travel
distance
is 1-26 meaning for every centimeter
that the piston moves forwards
the car should move forwards 26
centimeters with the pair of radio
controlled car wheels attached
the ratio of wheel rotations to piston
travel is a little clearer i then added
some front wheels and a release lever
which locks onto the rear axle
which when pressed down lets the rear
wheel spin and the drags to accelerate
watching the piston slowly creep
forwards as the pulley rotates to drive
the rear wheels at a rapid pace
is oddly satisfying in slow motion all
it needs now is a rear wing to complete
the drags to look
but there's one thing missing how can it
be called a dragster without performing
a burnout
even with wet tyres i think it needs
more power
so i built a version too this car has
two syringes which produce a forward
force of 80 newtons each
which is equivalent to suspending a 16
kilogram weight
from the small 3d printed axle producing
0.76 newton meters of torque
which is transferred via a 1 to 5 belt
ratio
to produce 0.15 newton meters of torque
at the rear wheels
which is a little too much for this tiny
car even with some assisted tyre warming
with a lack of grip comes instability as
well as wasted energy
so it's difficult to set any
record-breaking times however i still
find it fascinating that the weight of
the air above us
can be converted into usable forward
motion by combining a syringe
with a belt and pulley system once we're
on the topic of mechanical advantage
i have this crate from kiwiko which
demonstrates how cranes use mechanical
advantage to lift heavy objects their
crates provide everything required for
assembly
and are very well thought out like this
one uses the packaging box as a sturdy
base for the crane
these super cool hands-on projects are
excellent for exposing kids to concepts
in science
technology engineering art and math
whilst also being engaging and fun
each crate also includes clearly laid
out build instructions
as well as an educational magazine which
contains additional information behind
the science involved in the project
for example adding more pulleys can
increase the mechanical advantage of the
crane
allowing it to lift heavier objects
school has been a little different this
year with the virtual classes
so kiwiko's projects are a great
hands-on activity
to balance the overload of screen time
these crates can be delivered via
subscription
or you can choose from a wide variety of
projects by visiting the kiwico store
viewers of my channel can get 20 off
both subscriptions
and anything in the kiwico store by
visiting kiwico.com forward slash tom
stanton
which will be linked in the description
down below so thanks to kiwico for
sponsoring this video
and thank you very much for watching
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