A kerékpár mögött álló tudomány - la bicikleta
"Ez olyan egyszerű, mint a biciklizés" - mondja egy népszerű kifejezés, amelyet egyes feladatok elvégzéséhez szükséges egyszerűség kifejezésére használnak; Ami pedig a kerékpározást illeti, ez egy olyan kifejezés, amely nem áll távol az igazságtól, mert a kerékpározás olyan egyszerű, hogy szinte mindenki tudja, hogyan kell csinálni - vagy legalábbis azok számára, akik javasolták -, de olyan egyszerű, mint gondolnánk? ->
Ami a pedálozás tényét illeti, igen, de bár a legtöbb kerékpáros számára általános, hogy jobban koncentrálunk az út dudoraira; kerülje, hogy az autós elgázolja; a biztonságos infrastruktúra hiánya vagy az autóbusz elkerülése ez elvonja a figyelmünket, és figyelmen kívül hagyjuk azokat a jelenségeket, amelyek tagadhatatlanul érdekesek, és amelyek minden megtett pedállökésnél jelen vannak, és amelyek: azok a jelenségek, amelyeket a fizika tanulmányoz és amelyek alapvető részei a mechanizmusok megértésének kerékpárunk.
Ezeknek a jelenségeknek a megértése az első kihívások egyikével kezdődik, amelyet legyőz, amikor elindul a kerékpárral, ami fenntartja az egyensúlyt. Ez a tudás jóval messzebb megy, mint a leeséstől való félelmünk leküzdése, mert ettől kezdődnek azok a következmények, amelyek a kerékpár mögött álló tudományhoz kapcsolódnak.
A kerékpárok fizikája
Mivel az egyensúly megőrzésének tudománya kerékpározás közben egyáltalán nem egyszerű, és nem csak testünk eltökéltségéről beszélek annak elkerülése érdekében, hogy elkerüljük az útburkolatot, hanem a fizikai jelenségek egyesüléséről, amelyek az egyik leggyakoribb gépen hatnak létező: a kerékpár.
Titokzatos biciklink
És épp a fizika révén válik érdekessé, sőt titokzatossá a kerékpárunk, mert a fizika felelős azért, hogy leírja azokat az erőket, amelyek lehetővé teszik kerékpárunk működését, függőleges helyzetben maradását, és azokat a változókat, amelyek ezt lehetővé teszik. jobb, mint egy másik, vagy miért képes egy kerékpár egyenes vonalban haladni, anélkül is, hogy egy lovas irányítaná. ->
Mitől áll fel a biciklink?
Albert Einstein állítólag kijelentette, hogy "az élet olyan, mint a kerékpározás: az egyensúly megőrzése érdekében tovább kell mozognia". És igaza volt. A legfontosabb, hogy a kerékpár ne essen le, az a mozgás, mert ha nyugalmi állapotban van, leesik, de ha mozgást adunk hozzá, akkor függőleges marad, és ha ezt a mozgást állandó sebességgel tartjuk (mozgási energia), az garantálja a zökkenőmentes menetet, kormány nélkül is.
Giroszkópos hatás
De hagyjuk, hogy a giroszkópos akció elmagyarázza, hogy a kerékpár hogyan marad egyenesen, ehhez tudomásul kell venni, hogy a fizikának két fogalma létezik, amelyek kölcsönhatásba lépnek: nagyság és irány. Nagyság alatt a kerekek forgó mozgása által generált erőt értjük. Amikor elindulnak a gravitációs erő elleni harc megnyerése érdekében, mi elesünk anélkül, hogy leesnénk. Minél nagyobb a sebesség, annál nagyobb a szögimpulzus. Ennélfogva gyorsulásnál könnyebb fenntartani az egyensúlyt, mint lassuláskor.
Hogy kicsit jobban megértsük, végezzünk egy kísérletet. Távolítson el egy kereket - az elöl lévő könnyebb és valószínűleg tisztább -, és a tengelyt fogva fordítsa el. Most próbálja meg a tengelyt mozgatva forgatni a kereket. Látni fogja, hogy ellenáll. Most még forogva a kerék, tegye az egyik ujját a tengely egyik oldala alá, és engedje el a másik oldalát. Varázslatosan ott marad, mintha valaki láthatatlan tartaná a másik oldalt.
Mitől megyek egyenesen?
Kerékpáron a kormánytengely megy le a villáról vagy villáról. Ha elképzel egy vonalat, amely a villa végéig folytatódik, akkor az valójában a talajt érinti ott, ahol a gumiabroncs érinti a talajt. Vagyis a kormánytengely az érintkezési pont előtt van. A két pont közötti távolságot "útnak" nevezzük. ->
Minél hosszabb a „nyom”, a kerékpár stabilabb lesz, de minél rövidebb, annál kevésbé stabil és annál nehezebb vezetni. Ez az oka annak, hogy az egykerekű motorozás nehezebb, mint a kerékpározás. Nos, egykerekű kerékpáron - amellett, hogy csak támasztópontja van - a kormánytengelye éppen a motoros alatt van, és nem a kerék előtt, mint a kerékpárnál történik.
Az önmagát hajtó bicikli rejtélye
A kerékpárunkkal járó mérnöki és fizikai rejtvény középpontjában azonban van valami, amit mindannyian megfigyeltünk. Ha megnyomja a kerékpárt, akkor kiegyensúlyozódik, automatikusan kormányozva korrigálja az esetleges ingadozásokat, amíg lassul és végül oldalra esik. Bár a kerekek közötti "út" meghatározza a kerékpár könnyű kezelhetőségét, és a giroszkópos hatás elősegíti a stabilitást, egyikük sem felelős a kerékpár önkiegyensúlyozó hatásáért, ez még a tudomány előtt is rejtély, de az elméletek még mindig érvényesek. javaslatokat, amelyek megadják a választ.
Annak érdekében, hogy megértse, miről beszélek, megnézheti ezt a videót: Minute Physics.
Kitartás
És erre a válaszra keresve egy másik koncepcióval állunk elő: a kerekeink mozgásának ellenállása.
A kerék ellenállása óriási mértékben változhat attól függően, hogy milyen felületen halad. A kanyargós utat sokkal nehezebb tekerni, mint a sima utat. De a futófelülettel szembeni ellenállás nagy része attól is függ, hogy milyen gumiabroncsot használunk.
A legtöbb országúti és városi kerékpár vékonyabb, míg a hegyi kerékpárok nagy, kövér gumikkal rendelkeznek. Minden típusú gumiabroncsot azokra a felületekre terveztek, amelyeken keringenek.
A közúti gumiabroncsok 100 vagy akár 120 PSI-re (font/négyzet hüvelyk) vannak felfújva. Az aszfalt felületén lévő vékony, szilárd gumiabroncs nem sokat lapít. Minél kevésbé lapított az abroncs alul, annál kisebb a felület, amely érintkezik az úttal. A kevesebb érintkezés ebben az esetben kevesebb súrlódást és nagyobb sebességet eredményez, mert kevesebb az ellenállás a futófelület felületén - ezért olyan fontos, hogy a gumiabroncsokat megfelelően felfújva tartsuk.-.