Lenovo MouseTrap

Race 2026

Praktické zakončení tematického celku algoritmizace je realizováno formou projektové výuky, jejímž cílem je převést teoretické znalosti algoritmického myšlení do reálné, hmatatelné podoby. Aktivita MouseTrap Car představuje názorný příklad integrace algoritmizace, fyziky a technického myšlení do jednoho komplexního úkolu, který je zakončen soutěží.

Projekt je realizován v rámci předmětu PVA v 1. ročníku a slouží nejen jako motivační prvek, ale především jako ověření schopnosti systematicky plánovat, optimalizovat a iterativně zlepšovat řešení, což jsou klíčové dovednosti algoritmizace.

Zadání projektu MouseTrap Car (jednotné oficiální zadání)

Cíl projektu

Navrhnout, sestrojit a otestovat mechanické vozítko poháněné výhradně energií pružinové pastičky, které bude schopné samostatného pohybu po rovné dráze.

Základní technické a organizační podmínky

vozítko nesmí obsahovat žádné elektrotechnické ani elektronické prvky,

pohon musí být čistě mechanický (pastička na myši, potkany nebo krysy),

je povoleno použít libovolné materiály,

3D tisk je povolen, pouze však u modelů navržených samotným studentem,

konstrukční řešení je plně v kompetenci studenta, originalita je hodnocena pozitivně,

student musí být schopen odborně vysvětlit princip funkce vozítka (poznatková integrace).

Princip funkce MouseTrap Car

Základním zdrojem energie je pružina pastičky. K jejímu rameni je připevněna nit, která je navinuta kolem hnané osy zadních kol. Po uvolnění pastičky dochází k:

přeměně potenciální energie pružiny na mechanickou práci,

přenosu momentu síly přes rameno a osu,

roztočení kol a uvedení vozítka do pohybu.

Klíčové konstrukční a fyzikální parametry

Při návrhu vozítka studenti pracují s následujícími proměnnými:

délka ramene pastičky (d),

poloměr hnané osy (r),

poloměr hnaného kola (R),

hmotnost vozítka,

tření v ložiscích a na povrchu kol.

Z přiložených měření vyplývá, že energie pastičky se pohybuje přibližně kolem 0,5–0,75 J, což vytváří jasně daný energetický limit. Právě práce s omezeným zdrojem energie je zásadním mostem k algoritmizaci.

Aplikace algoritmizace v projektu MouseTrap Car

1. Algoritmické plánování

Celý projekt lze chápat jako algoritmus:

analýza problému,

návrh řešení,

výběr materiálů,

konstrukce,

testování,

optimalizace.

Tento postup přesně odpovídá návrhu a ladění algoritmu v programování.

2. Optimalizace a rozhodovací procesy

Studenti řeší typické algoritmické úlohy:

maximalizace dojezdu nebo zrychlení,

minimalizace ztrát třením,

volba vhodného převodového poměru,

kompromis mezi silou a délkou pohybu.

Každá změna parametru představuje změnu vstupu algoritmu a její dopad je nutné experimentálně ověřit.

3. Iterace, testování a ladění

Stejně jako v programování probíhá vývoj iterativně:

první funkční prototyp,

identifikace problémů (prokluz kol, krátký dojezd),

úpravy konstrukce,

opakované testování.

Tento proces odpovídá cyklu debugging – refaktoring – optimalizace.

4. Modelování a výpočty

Výpočty momentu síly, práce a zrychlení představují reálnou aplikaci matematických a fyzikálních modelů, analogickou numerickým simulacím v informatice. Studenti pracují s konkrétními hodnotami, nikoli abstraktními příklady.

Pravidla soutěže

soutěže se účastní obě skupiny,

soutěž probíhá ve stanoveném termínu dle rozvrhu,

vítězem se stává vozítko s nejdelším dojezdem,

ceny jsou zajištěny.

Hodnocení projektu

Hodnocení je kombinací technického výsledku a přístupu studenta:

Výborně – vozítko je funkční a samostatně se pohybuje,

Chvalitebně – výrobek je dokončen, ale není pohyblivý,

Dobře – vozítko vyžaduje drobné úpravy,

Dostatečně – projekt je rozpracován bez funkčního výsledku,

Nedostatečně – absence snahy o realizaci.

Projekt MouseTrap Car představuje modelovou ukázku smysluplné aplikace algoritmizace mimo počítač. Studenti zde pracují s reálnými omezeními, iterativně optimalizují řešení a učí se přemýšlet systémově. Soutěžní prvek navíc posiluje motivaci, kreativitu a schopnost obhájit vlastní technické rozhodnutí.