Coșul dvs. este gol.

Cumpără

Cantitate: 0

Total: 0,00

0

Fizica bicicletelor

Fizica bicicletelor

Înțelegând cum funcționează bicicletele putem înțelege câteva dintre principiile fizicii.

Tehnologie, lucru manual

Cuvinte cheie

bicicletă, bicicletă de munte, momentul forței, amortizor, frână, roată dințată, braț de pârghie, axă de rotație, mecanică, frecare, leagănare, vibrație, telescop, tehnică, transport, fizică

Suplimente asociate

Animații

Privire de ansamblu

  • furcă telescopică
  • frână-V
  • schimbător față
  • schimbător spate

Există numeroase tipuri de biciclete. Unul dintre acestea este mountain bike care a fost proiectată pentru teren, de aceea cadrul acestei biciclete este robust, roțile groase, cutia de viteze are o mare varietate de posibilități ale raportului de transmise, frâne puternice.
Cea mai caracteristică parte a acestei biciclete este furca telescopică al cărei rol este de a absorbi vibrațiile care apar din cauza terenului accidentat. Mountain bike este rezultatul experienței inginerești din ultimii 100 de ani.

Schimbătorul – cuplu

  • forță
  • brațul forței
  • set pinioane
  • lanț

Schimbătorul de viteze face posibilă pedalarea confortabilă și atunci când urcăm pe o pantă sau dacă mergem contra vântului. Pentru a înțelege cum funcționează schimbătorul trebuie să știm ce este momentul forței.

Pentru ca roata să se învârtă este nevoie de cuplu. Mărimea cuplului nu depinde doar de mărimea forței aplicate ci și de distanța la care este aplicată această forță față de axa de rotație. Cu alte cuvinte: cuplul este produsul dintre mărimea forței și brațul forței. Brațul forței este distanța dintre linia de acțiune a forței și axa de rotație.

Dacă acționăm cu o forță la fel de mare la o distanță mai mare de axa de rotație, atunci și cuplul obținut va fi mai mare. De acest cuplu avem nevoie nu numai când pedalăm în pantă sau împotriva vântului, ci și la pornire. După pornire însă, când roțile se învârt deja cu viteză, este incomod să pedalăm dacă și pedala se învârte la fel de repede ca roțile. De aceea este nevoie de adaptarea raportului de transmise cu ajutorul schimbătorului.

Cele mai multe biciclete au două schimbătoare de viteză: unul pe axa din spate, celălalt pe axa din mijloc. Atunci când se schimbă raportul de transmise, cele două schimbătoare de viteză lucrează contrar una alteia: dacă avem nevoie de un cuplu mai mare, atunci trebuie să alegem un pinion mai mare pe schimbătorul din spate și unul mai micpe cel din față.

În cazul în care bicicleta se deplasează uniform și rapid, este nevoie exact de contrariu. Aceasta se întâmplă deoarece prin lanț și roata încearcă să acționeze un cuplupe pedala care se rotește dar prin frânarea mișcării acesteia. Cuplul care acționează asupra pedalei poate fi micșorat dacă micșorăm brațul forței, ceea ce înseamnă un pinion cu un diametru mai micla schimbătorul din spate.

Frână V – frecare

  • forță transmisă de cablul Bowden (F₂)
  • brațul forței
  • forță între jantă și plăcuțele de frână (F₁)
  • brațul forței (F₁)
  • plăcuță de frână
  • jantă
  • braț frână
  • Bowden
  • axa de rotație a brațului de frână

Dacă dorim să oprim bicicleta, atunci trebuie acționat asupra roților cu un cuplu de frânare. În cazul frânei V, cuplul este asigurat de forța de frecare care ia naștere între jantă și plăcuțele de frânare. Unele biciclete sunt dotate cu disc de frână. În cazul discului de frână, forța de frecare ia naștere între discul de frână și plăcuța de frână. Deoarece diametrul discului e cu mult mai mic decât al jantei, și brațul forței este mai mic. Astfel asupra discului trebuie aplicată o forță mult mai mare pentru a lua naștere un cuplu de frânare la fel de mare.

Cu cât presiunea asupra celor două suprafețe de contact este mai mare, cu atât forța de frecare este mai mare. Forța de frecare poate fi mărită folosindu-se suprafețe abrazive. Frâna nu este destul de eficientă dacă janta este umedă sau uleioasă. Brațele frânei V sunt acționate de maneta de frână prin cablul Bowden. Prin apăsarea manetei de frână brațele pivotează în jurul bolțurilor de montare și presează plăcuțele de frână pe jantă. Frâna este oprită de jantă, dar brațul forței produse de jantă este mai scurt, deci nu este capabil să elimine cuplul format de cablurile Bowden. Astfel ia naștere o forță mare de frecare între plăcuțele de frână și jantă.

Suspensie – amortizor vibrații

  • arc
  • suspensie
  • piston
  • supapă
  • ulei

Furca telescopică sau amortizorul, are o funcție dublă. Pe de o parte absoarbe vibrațiile cauzate de terenul accidentat incomod și care pot afecta brațele biciclistului. Pe de altă parte, asigură o poziție corporală stabilă. O furcă telescopică constă dintr-un arc și un amortizor, care uneori sunt montate ca un ansamblu integrat. Arcul este suficient pentru a absorbi toate șocurile dar din cauza mișcării sale, în unele momente contactul roții cu solul este redus, ceea ce reduce sau afectează aderența.

Capacitatea arcului de a absorbi șocurile este de obicei reglabilă. Dacă arcul este reglat să fie e prea rigid, atunci roata va ricoșa pe drum și nu va avea contact permanent cu acesta, iar dacă arcul este setat să fie prea flexibil, atunci mișcarea arcului este prea amplă și roata din nou nu va avea contact permanent cu drumul. Deci când este vorba de reglarea amortizoarelor, scopul este de a absorbi toată energia generată de vibrații în cel mai scurt timp posibil. În amortizor este pompat ulei printr-o supapă de către un piston. Energia necesară pistonului provine din vibrații.

Un alt tip de amortizor este cel cu aer, în care printr-o supapă, dintr-o cameră în cealaltă nu este pompat jet de ulei ci jet de aer. Avantajele acestui tip sunt că rezistența este mai ușor de reglat, mulțumită aerului compresibil și nu este nevoie de arc.

Suplimente asociate

Echipament de siguranță pentru bicicletă

Codul rutier prevede reguli referitoare la echipamentul de siguranță pentru biciclete.

Evoluția bicicletei

Evoluția bicicletei considerate la început o jucărie reflectă dezvoltarea tehnică din ultimele trei decenii.

Forțe

Animația arată modul în care forțele acționează asupra unui vehicul cu roți și a unui vehicul cu tălpi.

Tipuri de roți dințate

Două roți dințate care se îmbucă una într-alta transmit cuplu în timpul mișcării lor de rotație.

Cum funcționează cutia de viteze?

În sistemul de transmisie, momentul forței motorului este modificat prin reducerea sau mărirea numărului de rotații.

Legile mișcării ale lui Newton

Animația prezintă cele trei legi ale mișcării ale lui Newton care au revoluționat fizica.

Added to your cart.