Fizica: de ce bicicleta nu cade?

Dacă îți pui întrebarea ” De ce bicicleta nu cade?” toți la rând, majoritatea probabil că nu vor putea răspunde. Doar vor ridică din umeri. Partea mai mică, care se consideră oameni competenți din punct de vedere tehnic, va răspunde că este probabil din cauza efectului giroscopului. Și, probabil, vei fi surprins să afli că giroscopul nu are nimic de-a face cu acest lucru, a arătat un experiment în care acest efect a fost nivelat, iar bicicleta a continuat să meargă. Și doar o minoritate mică va răspunde corect. Deci, de ce nu cad bicicliștii?

Bicicleta nu cade din cauza forței centrifuge.

Pentru a menține echilibrul oricărui organism, este necesar ca perpendicularul coborât din centrul gravitației tale să nu depășească zona suportului. Cu cât este mai mică ultima, cu atât este mai puțin stabilă poziția.

Zona de susținere a bicicletei este extrem de mică – de fapt, este o linie dreaptă între punctele de atingere ale roților pământului. Prin urmare, bicicleta (cu sau fără biciclist) nu poate sta în timp ce se află într-o poziție staționară. Dar, atunci când conduceți, stabilitatea se întoarce miraculos la ea. De ce se întâmplă asta?

Este vorba despre forța centrifugă care apare atunci când este improvizată. Dacă bicicleta în mișcare începe să se încline într-o parte, ciclistul rotește ușor ghidonul spre înclinare, determinând bicicleta să se întoarcă. În acest caz, există o forță centrifugă îndreptată spre partea opusă înclinării. Ea aduce bicicleta într-o poziție verticală. Bicicleta cu două roți nu este capabilă să meargă strict în linie dreaptă. Dacă volanul său este fixat într-o poziție staționară, el va cădea cu siguranță, deoarece este exclusă posibilitatea propulsării.

Acest proces – abaterea de la verticală și revenirea la acesta – are loc în mod continuu. Ciclistul nu se gândește nici măcar la ceea ce se întâmplă. Mâinile sale fac automat o propulsie, care este necesară pentru a menține o poziție verticală. Apropo, este în achiziționarea de automatism improvizare și constă în formarea de ciclism.

Proiectarea bicicletei și menținerea echilibrului

Designul coloanei de direcție și furca frontală a bicicletei facilitează menținerea automată a echilibrului. Axa coloanei de direcție (furca din față) nu trece vertical, ci înclinată spre sol. Punctul de intersecție cu solul este situat în fața locului în care roata din față vine în contact cu drumul. Un astfel de circuit contribuie la faptul că, dacă roata din față se abate accidental de la poziția medie, există imediat un moment de forțe reactive care îl readuce în poziție.

Când bicicleta este înclinată, reacția suportului roții din față, care este atașată la punctul de atingere cu solul și îndreptată în sus, rotește automat roata spre înclinare. Forța centrifugă apare și bicicleta revine în poziție verticală.

Pentru o mai bună înțelegere a acestui proces, trebuie doar să țineți cont de faptul că schema de forțe care acționează pe roata din față a bicicletei este aproximativ aceeași cu cea a cărucioarelor cu roți rotative. În ce direcție nu împingeți căruciorul, roțile se rotesc automat în direcția dorită. Apropo, această caracteristică a designului bicicletei oferă posibilitatea de a conduce fără a ține mâinile la volan. Bicicleta menține echilibrul independent. Și pentru a efectua o întoarcere, este suficient să mutați centrul de greutate al corpului în lateral.

Gradul de capacitate al unei biciclete specifice de a menține un echilibru dinamic este determinat de designul coloanei de direcție și al furcii. Parametrul principal aici este distanța de la punctul de contact al roții din față cu solul, până la punctul de intersecție al axei coloanei de direcție (furca din față) cu solul. După cum sa menționat deja, acesta din urmă este înaintea primului.

Momentul reactiv care acționează pe roată atunci când se rotește va fi cu atât mai mare cu cât este mai mare distanța. Pentru caracteristicile dinamice optime ale bicicletei, nu este nevoie de cel mai mare, ci de un moment strict definit. Prea mic va reduce menținerea automată a echilibrului, prea mare-va duce la apariția “Shimmy”. Prin urmare, panta axei coloanei de direcție și parametrii furcii din față în proiectarea bicicletei sunt selectați foarte atent.

Ce este ” Shimmy»

La viteză mare (peste 30 km/h), roata din față a bicicletei poate începe să se învârtă spontan spre dreapta și spre stânga. Acest fenomen, care, apropo, are loc și în aviație, se numește “speed wobbles “sau”Shimmy”. Motivul pentru aceasta nu este o defecțiune a bicicletei (o construcție slabă sau o slăbire a monturilor), ci o rezonanță a roții din față.

“Shimmy” este foarte periculos în cazul în care ciclistul merge “fără mâini” , adică nu se ține la volan. Pentru a rambursa rezonanța rezultată, trebuie să reduceți viteza sau să schimbați poziția.

Biciclete-eficiente energetic

La costul energiei pe unitate de distanță depășită, bicicleta este mai eficientă nu numai pentru mersul pe jos, ci și pentru călătoria cu bicicleta. Mersul pe jos la o viteză de 5 km / h duce la arderea a 60 kcal la 1 km.adică, la costurile energetice pe unitate de distanță, mișcarea pe bicicletă este de 4 ori mai eficientă decât mersul pe jos.

Dacă luăm în considerare mersul pe bicicletă în ceea ce privește sarcina sportivă, atunci este, de asemenea, preferată decât de mers pe jos. Ciclismul ia 450 kcal pe oră, în timp ce mersul pe jos cheltuiește doar 300 kcal. Desigur, exercițiul fizic poate fi mărit trecând de la pas la alergare. Dar, în acest caz, sarcina pe genunchi și articulațiile gleznei crește, ceea ce nu este de dorit, deoarece în timp poate duce la rănirea acestor locuri problematice.

Când femeile sunt mai rapide?

Un bărbat antrenat, fără a fi un atlet profesionist, poate dezvolta o putere de 250 W sau 0,33 CP pentru o lungă perioadă de timp atunci când se plimbă cu bicicleta pe un drum plat, aceasta corespunde aproximativ vitezei de 30 km/h.

Femeile nu pot dezvolta o astfel de putere ca bărbații, dar pe unitate de greutate, performanța lor energetică este superioară bărbaților. Atunci când conduceți pe un drum plat, când toată puterea este cheltuită în principal pentru a depăși rezistența aerului, femeile conduc mai lent decât bărbații. Dar atunci când conduceți în sus, atunci când energia este cheltuită pentru a depăși gravitatea, ei sunt capabili să meargă mai repede decât jumătatea puternică.

Articole similare:

25 motive să te urci pe bicicletă (să faci ciclism) Plimbările pe bicicletă în timpul iernii Mersul pe bicicletă ca metodă de slăbit Husă pentru bicicletă fără de a scoate roțile Cum să faceți dintr-o bicicletă un aparat de fitness Bicicleta staţionară – cum să o alegi corect Cum să eviți 6 senzații dureroase după mersul pe bicicletă? Cum să faci propria bicicletă stationară pentru antrenament Motive de a merge cu bicicleta la serviciu Programe și aplicații pentru a crea și prin GPS-navigare Istoria primei biciclete Cele mai neobişnuite biciclete din lume