Texnik kurs yaxshi burilish koʻnikmalarini talab qiladi. Ammo, fizikaga ko'ra, palubaga tushishdan oldin velosipedingizni qancha masofaga ag'darishingiz mumkin?
Olimlar velosiped muvozanatini nimadan tashkil etishi haqida siz penni fartinging davridan beri bosh qotirishmoqda. Ko'pgina mutaxassislar bu aylanma halqalar velosipedni giroskop kabi tutishini taklif qilishdi, ammo bu unchalik oddiy emas. Nottingem universitetidan bir guruh muhandislar velosipedning harakatiga ta'sir qiluvchi 25 ta alohida o'zgaruvchini aniqladilar va shunday deb ta'kidladilar: Oddiy tushuntirish mumkin emas, chunki egilish va boshqarish ta'sirlar kombinatsiyasi, shu jumladan giroskopik presessiya, lateral yer reaktsiyasi kuchlari bilan bog'langan. old g'ildirakda, rul o'qi orqasida erga tegish nuqtasi, tortishish va inertial reaktsiyalar…'
Ma'lumki, velosiped soatiga 14 km (9 milya) tezlikda harakatlanar ekan, u chavandozsiz tik holatda qolishi mumkin. Ammo yana olimlar buning sababini tushuntira olmaydilar.
Ushbu fonda egilishning qoʻshimcha oʻlchamini kiriting va asf altga yetib borishdan oldin burilish paytida tayanishingiz mumkin boʻlgan burchakni hisoblash juda murakkab ish ekanligi aniq. To'g'ri sharoitda 45° burchaklarni ko'rish mumkin, ammo bu nuqtaga qanday erishamiz?
“Velosiped va chavandozda uchta haqiqiy kuch borligini bilamiz,” deydi Rhett Allain, kuchli velosipedchi va AQShning Janubi-Sharqiy Luiziana universitetining fizika professori.
‘Velosiped va chavandozni pastga itaruvchi tortishish kuchi bor; Bu yerda yo‘l yuqoriga ko‘tariladi, biz uni “oddiy” kuch deb ataymiz va velosipedni harakatlanayotgan aylana yo‘lning markaziga olib boradigan ishqalanish kuchi bor.’
Soxta kuch
Shuningdek, markazdan qochma kuch ham bor."Bu ta'sir qiladi, lekin bu soxta kuch", deydi Allain. Ko'pgina fiziklarning ta'kidlashicha, markazdan qochma kuch mavjud emas va bu shunchaki markazdan qochma kuchning etishmasligi - bu velosipedni orbitada ushlab turish uchun sun'iy yo'ldoshni ichkariga tortadigan tortishish kuchiga o'xshash aylana bo'ylab harakatlanishini ta'minlaydigan ichkariga tortish kuchi.
U F=mv2/r tenglamasi orqali hisoblanadi, bu erda F – markazga tortish kuchi (Nyuton), m – velosiped va chavandozning massasi (kg), v – tezlik (m/s) va r - burchakning metrdagi radiusi.
“Burilishning fizikasi shundan iboratki, siz buni radial tarzda ichkariga tezlashtirasiz, bu markazga tortuvchi kuchga tushadi”, deydi Devid Uilson, Massachusets texnologiya institutining muhandislik boʻyicha faxriy professori.
‘Kuch shinalardan kelishi kerak. Velosiped shinaning reaktsiyasi va radial kuchning kombinatsiyasi velosiped va chavandozning natijaviy kuchiga mos kelishi uchun egilishi kerak.’
Shuningdek, siz qanchalik uzoqqa suyanishingiz mumkinligining kaliti ishqalanish koeffitsientidir, bu ikki jism orasidagi ishqalanish kuchi va ularga qo'llaniladigan kuch - bu holda shina va asf altning nisbati.
Ko'pchilik quruq materiallarning ishqalanish qiymati 0,3 dan 0,6 gacha, asf alt bilan aloqa qilgan kauchuk esa birdan ikkigacha ko'rsatkich hosil qilishi mumkin. Sirtlar bir-biriga nisbatan harakatlanayotganda - velosport bo'yicha - bu ko'rsatkich biroz kamayadi.
Velosiped tik turishi uchun yon kuch (markazga yoʻn altirilgan) ishqalanish koeffitsientiga teng boʻlishi kerak va bu koʻrsatkich hayratlanarli darajada katta boʻlishi mumkin. Masalan, 10 kg vaznli velosipedda 70 kg vaznli chavandoz radiusi 20 m bo‘lgan egri chiziq bo‘ylab 20 mil/soat tezlikda harakatlanayotganda markazga tortish kuchi 316 nyutonni tashkil qiladi.
Bu kuch shinalar tomonidan hosil boʻlishi kerak va agar kuch boʻlmasa, velosiped va chavandoz shunchaki toʻgʻri chiziq boʻylab harakatlanishardi.
Bir kitobni toʻldiradigan taʼsirchan trigonometrik hisoblardan foydalangan holda ishqalanish koeffitsienti maksimal egilish burchagining tangens funksiyasiga teng.
“Ishqalanish koeffitsienti oshib ketganda gʻildirak sirpanib ketadi”, deydi Marko Arkesteyn, Aberistvit universitetining sport fanlari boʻyicha oʻqituvchisi. ‘Bu ishqalanish kuchining ortishi [masalan, burchakdagi chiziqning tortilishi tufayli] yoki oddiy kuchning kamayishi [masalan, yo‘ldagi tushkunlik tufayli] bo‘lishi mumkin.’
Ishqalanish koeffitsienti sirt oʻzgarishi tufayli ham oʻzgarishi mumkin. Shuning uchun oq chiziqda burilish xavfli bo'lishi mumkin. "Bu ayniqsa nam havoda to'g'ri keladi", deydi Arkesteyn. ‘Bo‘yoq kamroq g‘ovak bo‘lib, suv tarqalib ketmaydi.’
Chovchining vazni
Vaziyatni yanada murakkablashtirish uchun chavandozning vazni masalasi. "Fizika nuqtai nazaridan, kichikroq bolalar ko'proq suyanishlari kerak", deydi Arkesteijn. “Ular odatda chaqqonroq, bu yordam beradi.”
Allen unchalik aniq emas, bu shuni ko'rsatadiki, chavandozning vazni "bir oz" muhim bo'lsa-da, chavandoz-plyus-velosipedning massa markazi muhimroqdir.
“Oxir-oqibat, bu eng muhim omil,” deydi u. Og'irroq chavandozlar balandroq chavandozlar bo'lishadi, ayniqsa pro-pelotonda, ya'ni ularning ramka o'lchamlari kattaroq va ularning massa markazi yuqoriroq. Yo'l sharoitlarini ham hisobga olishingiz kerak. Agar chegarada boʻlsangiz, yoʻlda toʻqnashuv tortish qobiliyatini yoʻqotishi va yiqilib tushishiga olib kelishi mumkin.
Buyuk Britaniya yoʻllari baʼzan bizning materik Yevropadagi amakivachchalarimiznikiga qaraganda qattiqroq boʻladi, chunki ular yomgʻirni oʻzlashtiradigan va silliq sirtni oldini olish uchun gʻovakliroqdir. Shuning uchun yo'llarimiz qo'polroq. Lekin ular ko'pincha buzuqroq va sovuqdan zarar ko'rgani uchun ahvoli yomonroq bo'ladi, shuning uchun Frantsiyada quruqlikda velosiped haydash va haydash mutlaq quvonch keltiradi.
Bundan keyin maksimal egilish burchagi qancha? Mexanik va muhandislik professori Jim Papadopulos uchun, bu savolga bitta yakuniy omilni kiritmaguningizcha javob berish mumkin emas - iz.
Bu rul trubkasidan erga tushirilgan xayoliy chiziq. Agar bu nuqta g'ildirakning yer bilan aloqa qilish nuqtasi oldida bo'lsa, u "ijobiy" deb hisoblanadi va barqarorroqdir. Orqada va velosiped ag'darilib ketish ehtimoli ko'proq. Qanchalik suyansangiz, yo‘l qisqaradi.
“Velosipedchilar odatda ijobiy yoʻl mintaqasida qoladilar va 45° dan oshmaydilar”, deydi u. “Odatda bu kamroq bo‘ladi, garchi burilish radiusi 5 m dan katta bo‘lsa, siz 45° ga yetishingiz mumkin. Buning sababi shundaki, iz kamroq muammoga aylanadi - keyin biz tortish masalasiga qaytamiz.'
Demak, 45° tez, keng va yaxshi burilishda mumkin, lekin juda koʻp oʻzgaruvchilar bilan, afsuski, aniq javob yoʻq. Qanchalik uzoqqa cho'zishingiz mumkinligi - bu sinov va xato (umid qilamanki, juda og'riqli emas).
