Rower - hamulce, hamowanie - z punktu widzenie fizyki
Rowerex
Mamy rower, powiedzmy górski z amortyzatorem i hamulcami przy obydwu kołach,
ważący 15kg. Posiadacz o wadze 75kg rozpędza się na owym rowerze do 40km/h,
po czy gwałtownie hamuje. Jak wygląda takie hamowanie z punktu widzenia
fizyki? Jakie i na co działają siły? W którym kierunku działają?
Żeby nie było tak prosto - rozpatrzmy osobno hamowanie hamulcem przednim i
osobno hamowanie hamulcem tylnym. Załóżmy też, że hamowanie nie blokuje na
stałe kół.
Mało tego, w przypadku hamulca przedniego załóżmy, że używamy na zmianę dwóch
typów hamulców, tzn. raz tarczowego z tarczą przy przedniej piaście,
powiedzmy średnicy 180mm, drugi raz klasycznego obręczowego, łapiącego za
obręcz w górnej cześci koła (śerdnica obręczy 560mm). Pytanie, który z tych
hamulców wywoła większe naprężenia w szprychach i dlaczego?
Jeśli można, prosiłbym o odpowiedzi na zadane powyżej pytania, jakieś wzory i
przykładowe obliczenia.
Rower jest tu przykładem, bo równie dobrze może to być motocykl lub nawet
samochód, niemniej wolałbym pozostac przy jednośladowym rowerze (choćby z
racji pseudonimu ;o)
Trywialne? :-)
Pozdr-
-Rowerex
--
Wysłano z serwisu Usenet w portalu Gazeta.pl -> http://www.gazeta.pl/usenet/
Mateusz Nowaczyk
Użytkownik "Rowerex" <rowerex...@gazeta.pl> napisał w wiadomości
news:fodb84$qtm$1...@inews.gazeta.pl...
> Witam
>
> Mamy rower, powiedzmy górski z amortyzatorem i hamulcami przy obydwu
kołach,
> ważący 15kg. Posiadacz o wadze 75kg rozpędza się na owym rowerze do
40km/h,
> po czy gwałtownie hamuje. Jak wygląda takie hamowanie z punktu widzenia
> fizyki? Jakie i na co działają siły? W którym kierunku działają?
Traktując rower z jeźdźcem jako całość, na rower działa siła grawitacji,
równa jej reakcja podłoża, oraz tarcie opon, które odpowiada za
przyspieszenie hamowania...
> Żeby nie było tak prosto - rozpatrzmy osobno hamowanie hamulcem przednim i
> osobno hamowanie hamulcem tylnym. Załóżmy też, że hamowanie nie blokuje na
> stałe kół.
Tu się zaczyna większa komplikacja. Dopóki nie ma poślizgu, hamowanie
przodem i tyłem jest równoważne. Ale siła hamowania powoduje zwiększenie
nacisku na przednie koło, a zmniejszenie na tylne. Dlatego przednie koło
trudno jest wprawić w poślizg, a tylne bez problemu, hamowanie tyłem jest
też mniej efektywne. Jak duża jest różnica maksymalnych sił hamowania,
określa położenie środka ciężkości względem punktu styku kół z jezdnią. Im
on niżej, tym możemy mocniej hamować, a im bardziej z tyłu, tym większą
część siły możemy włożyć w tylny hamulec.
> Mało tego, w przypadku hamulca przedniego załóżmy, że używamy na zmianę
dwóch
> typów hamulców, tzn. raz tarczowego z tarczą przy przedniej piaście,
> powiedzmy średnicy 180mm, drugi raz klasycznego obręczowego, łapiącego za
> obręcz w górnej cześci koła (śerdnica obręczy 560mm). Pytanie, który z
tych
> hamulców wywoła większe naprężenia w szprychach i dlaczego?
Tu ciężko o analityczne rozwiązania, bo siły w szprychach zależą od wielu
czynników (regulacja, sztywność obręczy), a i geometria jest dość
skomplikowana. Można spróbować oszacować tak:
1. Klockowy: tarcie opony jest równe co do wartości tarciu klocków o obręcz.
Ponieważ klocki są mniej więcej po przeciwnej stronie koła, tarcie o hamulec
ma ten sam zwrot, co tarcie o jezdnię. Równoważąca to siła ścinająca
działająca na oś/piastę jest więc równa około 2*tarcie opony. Naprężenia
szprych są (w sumie) z grubsza równe tej sile. Oczywiście taką siłę
ścinającą przenosi połowa szprych, z odpowiednim współczynnikiem (jak
cosinus kąta do poziomu), ale przy założeniu idealnie sztywnej obręczy. Jak
siła się rozłoży przy elastycznej obręczy, to już wyższa szkoła jazdy.
2.Tarczowy: tu sprawa jest bardziej skomplikowana. W pierwszym przybliżeniu
na szprychy działa siła równoważąca moment hamowania tarczą, czyli tarcie
opony razy promień koła przez promień piasty (czyli odległość 'łebka'
szprychy od osi).
M = T*R (moment = tarcie opony razy promień opony)
F_szprych = M/r (r - promień zaczepienia szprych)
Promień tarczy nie jest tu istotny. Wydaje się, że naprężenia w szprychach
będą dużo większe, niż przy hamulcu klockowym, co chyba jest zgodne z
doświadczeniem (nie wiem, nie mam tarczówek)
Powyższe siły działają na 18 szprych, bo pozostałe 18 pracuje "w drugą
stronę", a sztywne nie są.
> Jeśli można, prosiłbym o odpowiedzi na zadane powyżej pytania, jakieś
wzory i
> przykładowe obliczenia.
> Rower jest tu przykładem, bo równie dobrze może to być motocykl lub nawet
> samochód, niemniej wolałbym pozostac przy jednośladowym rowerze (choćby z
> racji pseudonimu ;o)
>
> Trywialne? :-)
Nie, ale nieco inżynierskie :) Na tej grupie się rozważa sferyczne rowery
poruszające się bez tarcia :)
J.F.
>Tu się zaczyna większa komplikacja. Dopóki nie ma poślizgu, hamowanie
>przodem i tyłem jest równoważne. Ale siła hamowania powoduje zwiększenie
>nacisku na przednie koło, a zmniejszenie na tylne. Dlatego przednie koło
>trudno jest wprawić w poślizg, a tylne bez problemu, hamowanie tyłem jest
>też mniej efektywne. Jak duża jest różnica maksymalnych sił hamowania,
>określa położenie środka ciężkości względem punktu styku kół z jezdnią. Im
>on niżej, tym możemy mocniej hamować,
Ale nie nizej tylko kat do przedniego podparcia sie liczy.
Moze byc srodek wysoko, byle rower dlugi [chopper].
>a im bardziej z tyłu, tym większą część siły możemy włożyć w tylny hamulec.
Do pewnym zakresie geometrii i tak zostanie tyl calkowicie odciazony.
A tak nawiasem mowiac .. hamujemy ostro przodem az tyl sie podnosi ..
skad sie wziela sila podnoszaca srodek masy?
Niby musi z reakcji Ziemii na przednie kolo .. ale cos mi tu nie
pasuje ..
J.
Rowerex
> Tu się zaczyna większa komplikacja. Dopóki nie ma poślizgu, hamowanie
> przodem i tyłem jest równoważne. Ale siła hamowania powoduje zwiększenie
> nacisku na przednie koło, a zmniejszenie na tylne. Dlatego przednie koło
> trudno jest wprawić w poślizg, a tylne bez problemu, hamowanie tyłem jest
> też mniej efektywne.
Właśnie. Nigdy się wcześniej nad tym nie zastanawiałem, po prostu wciska się
hamulec przedni bądź tylny i dany pojazd hamuje. Akurat pewna dyskusja
zachęciła mnie do zgłębienia tematu i tu się okazało, że nie jest to tak
trywialne. Ponieważ fizyki nie bardzo lubiałem (dawne czasy ;-), to snując
teorie, czy opisując zjawiska zdarza mi się pisać herezje, co pewnie i w tej
dyskusji może mieć miejsce ;-)
> Jak duża jest różnica maksymalnych sił hamowania,
> określa położenie środka ciężkości względem punktu styku kół z jezdnią.
> Im
> on niżej, tym możemy mocniej hamować,
Czy na pewno im bliżej styku kół z jezdnią? Wydaje mi się, że gdyby zbudować
pojazd rodem z kreskówki o jaskiniowcach, gdzie obydwie osie łączy pozioma
belka, to przednim kołem hamowałoby się gorzej, niż w przypadku klasycznego
roweru ze środkiem ciężkości umieszczonym znacznie wyżej. Hamowanie przodem
odbywałoby się bez docisku na przednią oś lub z minimalnym
dociskiem. "Granica pełnego poślizgu" byłaby dość nisko, więc koła szybko by
się zablokowały...
> a im bardziej z tyłu, tym większą
> część siły możemy włożyć w tylny hamulec.
Tu się zgadzam. Póki środek ciężkości jest przed kołem (koło
jest "wleczone"), to nie ma dodatkowego docisku, więc to co nazywam "granicą
pełnego poślizgu", nie może w żaden sposob zostać zwiększone, ponad siłe
grawitacji.
Ba, docisk tyłu może zostać zmiejszony do zera lub poniżej, jeśli odpowiednio
użyje się hamulca przedniego (w skrajnym wypadku będzie lot przez
kierownicę ;-)
I tu pytanie, czy obrót delikwenta wraz z rowerem podczas "lotu przez
kierownicę" odbywa się na styku opony z podłożem, czy też na osi przedniego
koła, czy też możliwe się obydwa? Na pewno chodzi o równoważenie się
momentów, jeden związany z siła tarcia opony o podłoże i jakimś ramieniem
(nie wiem czy to ramię podłoże-oś_przednia, czy ramię podłoże-środek
ciężkości), drugi to znów któreś z tych ramiom i plus jakaś siła (siła
ciężkości tyłu roweru?).
> Tu ciężko o analityczne rozwiązania, bo siły w szprychach zależą od wielu
> czynników (regulacja, sztywność obręczy), a i geometria jest dość
> skomplikowana. Można spróbować oszacować tak:
>
> 1. Klockowy: tarcie opony jest równe co do wartości tarciu klocków o obręcz.
> Ponieważ klocki są mniej więcej po przeciwnej stronie koła, tarcie o hamulec
> ma ten sam zwrot, co tarcie o jezdnię. Równoważąca to siła ścinająca
> działająca na oś/piastę jest więc równa około 2*tarcie opony.
Co to za siła "ścinająca", czy ma to związek z bezwładnością pozostałej
części roweru i rowerzysty, bo to ta siła ma zostac zrównoważona tarciem?
Mam taką dziwaczną hopotezę, że hamowanie przodem to wykorzystanie zamiany
energii kinetycznej na potencjalną (naginane stwierdzenie). Głownie chodzi o
to, że geometria pojazdu umożliwia przy hamowaniu skierowanie siły
bezwładności "skośnie w dół", wobec czego pojawia się skłądowa pionowa,
dociskająca przednie koło. Ów docisk podnosi "granicę pełnego poślizgu",
wobec czego można sobie pozwolić na coraz mocniejsze wciskanie hamulca.
I tu też pytanie, jak się ma geometria do hamowania? Już było o tym wyżej.
Czy kąt wyprzedzenia widelca ma tu znaczenie (pomińmy wpływ kąta na położenie
środka ciężkości), czy też nie ma zadnego, a ważny jest tylko średek
ciężkości i jego położenie względem przedniej osi, czy też względem styku
opony z podłożem?
> 2.Tarczowy: tu sprawa jest bardziej skomplikowana. W pierwszym przybliżeniu
> na szprychy działa siła równoważąca moment hamowania tarczą, czyli tarcie
> opony razy promień koła przez promień piasty (czyli odległość 'łebka'
> szprychy od osi).
>
> M = T*R (moment = tarcie opony razy promień opony)
> F_szprych = M/r (r - promień zaczepienia szprych)
>
> Promień tarczy nie jest tu istotny. Wydaje się, że naprężenia w szprychach
> będą dużo większe, niż przy hamulcu klockowym, co chyba jest zgodne z
> doświadczeniem (nie wiem, nie mam tarczówek)
> Powyższe siły działają na 18 szprych, bo pozostałe 18 pracuje "w drugą
> stronę", a sztywne nie są.
Wydaje mi się, że niezależnie od typu hamulca przedniego, gdy hamowanie
przebiega z identycznymi opóźnieniami, to siły bezwładności pozostałej części
roweru (głównie masywnego rowerzysty) są takie same i jednakowo
oddziaływują... tylko pytanie na co oddziaływują, czy napierają piastę i
szprychy?
Niezależnie od rodzaju hamulców, przy hamowaniu przodem ugina się amortyzarot
i zapewne ugina się identycznie, co świadczy o jednakowym obciążeniu czy
też "przeciążeniu". Zmienia się jedynie droga z jaką owa siła, czy energia
dociera do hamulca, bo hamulec raz jest on na obreczy, a raz na tarczy
przykręconej do piasty. Może z tej właśnie "ścieżki energrtycznej" wynikają
różnice w obciążeniu (jeśli to herezje, to prosze wybaczyć ;-)
> > Trywialne? :-)
>
> Nie, ale nieco inżynierskie :) Na tej grupie się rozważa sferyczne rowery
> poruszające się bez tarcia :)
Poczytałem wątki o czarnych dziurach i zbierałem szczękę z podłogi... ehhh
ludzie to mają głowy. Może by tak założyć, że rower to czarna dziura? ;-)
Maciek
Użytkownik "J.F." <jfox_x...@poczta.onet.pl> napisał
w wiadomości news:ekklq3l3jln5dsneg...@4ax.com...
Rozważmy sferyczny rower... Tfu, przepraszam.
Rozważmy *nieważki* rower :D w kształcie litery Lambda, z punktowym
pasażerem ;) siedzącym na czubku. Rower ów porusza się idealnie
(ślizga poziomo, jednostajnie bez tarcia), aż do chwili, w której
momentalnie hamuje -- PPPR (przedni punkt podparcia roweru)
nieruchomieje, np. na leżącej na drodze pionowej przeszkodzie.
"Trafiona" przeszkoda działa siłą reakcji na PPPR. Siła ta oczywiście
jest pozioma i powoduje ugięcie PCR (przedniej części roweru) do tyłu.
Od tej chwili po całym lambda-rowerze biegają różne drgania, i trudno
powiedzieć kiedy gdzie jakie są naprężenia. Zasadniczo jednak
poprzeczne ugięcie pochyłej PCR powoduje na drugim końcu - czyli
na siodełku (w rzeczywistości raczej na kierownicy) - powstanie
siły prostopadłej do PCR, czyli (w układzie inercjalnym, związanym
dotychczas z jednostajnie poruszającym się rowerem) wyrzucającą
siodełko z pasażerem w przód i do góry.
Czy bardziej w przód czy do góry - zależy od kąta pochylenia PCR.
Masa pasażera działa na PCR reakcją, która przenosi się (w części
naprężeniami poprzecznymi, ścinająco-zginającymi PCR, w części zaś
podłużnymi, ściskającymi PCR) do PPPR, a tam się znów się rozkłada
na siłę poziomą (w modelu przejmowaną przez przeszkodę, w rowerze
rzeczywistym zaś przez siły tarcia) oraz pionową (przejmowaną przez
reakcję nawierzchni na nacisk).
Oczywiście siła od PCR podnosząca masę pasażera odciąża tym samym
tylny punkt podparcia lambda-roweru (w skrajnym przypadku aż do
kapotażu).
Rozważając rozciągnięte w czasie zjawisko hamowania jednostajnego
możemy całość opisać prościej, klasycznym bilansem sił w węzłach
układu:
- na PPPR oba punkty podparcia działają siły reakcji podłoża (w górę);
- na jeden z nich dodatkowo siła tarcia (poziomo);
- na siodełko - ciężar pasażera oraz pozioma reakcja na hamowanie;
- w ramionach lambdy - naprężenia ściskające.
Dla kompletności opisu trzeba dodać jeszcze jeden pręt - poprzeczkę,
łączącą punkty podparcia (naprężenia rozciągające ją odpowiadają
siłom sprężystości rzeczywistej konstrukcji roweru), albo przyjąć
że węzeł w siodełku utrzymuje stały kąt pomiędzy ramionami lambdy,
przenosząc moment skręcający, i tym samym uwzględnić w modelu
również naprężenia poprzeczne ramion (zginanie i reakcja na nie).
Ostatecznie z założenia o jednostajności hamowania otrzymamy:
- suma reakcji pionowych równa jest ciężarowi układu, oraz
- różnica reakcji pionowych, mnożona przez rozstaw podpór
równa jest iloczynowi wysokości środka masy i siły hamującej
(moment prostujący równoważy moment przechylający).
Maciek
Mateusz Nowaczyk
Nie do końca. Jeśli środek ciężkości jest choć minimalnie powyżej jezdni, to
teoretycznie istnieje taka siła hamowania na przednim kole, która spowoduje
uniesienie tyłu. W praktyce ogranicza to poślizg.
Jeśli środek ciężkości jest dokładnie na poziomie jezdni, to możemy hamować
z siłą = ciężar roweru*współczynnik tarcia, dla dowolnie dużego
współczynnika tarcia. Jeśli środek ciężkości jest wyżej, to przy odpowiednio
dużym współczynniku tarcia już go nie wykorzystamy, bo mocniejsze hamowanie
poderwie tylne koło do góry (OTB), co zresztą zachodzi w rzeczywistym
rowerze.
> > a im bardziej z tyłu, tym większą
> > część siły możemy włożyć w tylny hamulec.
>
> Tu się zgadzam. Póki środek ciężkości jest przed kołem (koło
> jest "wleczone"), to nie ma dodatkowego docisku, więc to co nazywam
"granicą
> pełnego poślizgu", nie może w żaden sposob zostać zwiększone, ponad siłe
> grawitacji.
Całkowity docisk (na oba koła razem) i tak nie zostanie zwiększony ponad
siłę grawitacji. Nie ma skąd się brać taka siła. Co najwyżej zmienia się
rozkład przód/tył, co zresztą dość łatwo obliczyć.
> Ba, docisk tyłu może zostać zmiejszony do zera lub poniżej, jeśli
odpowiednio
> użyje się hamulca przedniego (w skrajnym wypadku będzie lot przez
> kierownicę ;-)
Dokładnie.
> I tu pytanie, czy obrót delikwenta wraz z rowerem podczas "lotu przez
> kierownicę" odbywa się na styku opony z podłożem,
Chwilowo tak. To jest toczenie się roweru razem z przednim kołem, możemy je
chwilowo rozpatrywać jako obrót wokół wspomnianego punktu.
> czy też na osi przedniego
> koła, czy też możliwe się obydwa?
Nie.
> Na pewno chodzi o równoważenie się
> momentów, jeden związany z siła tarcia opony o podłoże i jakimś ramieniem
> (nie wiem czy to ramię podłoże-oś_przednia, czy ramię podłoże-środek
> ciężkości), drugi to znów któreś z tych ramiom i plus jakaś siła (siła
> ciężkości tyłu roweru?).
Siła pozorna bezwładności, tak samo jak ciężar, jest "przyłożona" w środku
ciężkości. Jeśli kierunek tej siły przecina jezdnię przed przednim kołem,
mamy OTB, bo moment tej siły działa "do przodu". Kiedy działa do tyłu,
równoważy go nacisk tylnego koła.
>
> > Tu ciężko o analityczne rozwiązania, bo siły w szprychach zależą od
wielu
> > czynników (regulacja, sztywność obręczy), a i geometria jest dość
> > skomplikowana. Można spróbować oszacować tak:
> >
> > 1. Klockowy: tarcie opony jest równe co do wartości tarciu klocków o
obręcz.
> > Ponieważ klocki są mniej więcej po przeciwnej stronie koła, tarcie o
hamulec
> > ma ten sam zwrot, co tarcie o jezdnię. Równoważąca to siła ścinająca
> > działająca na oś/piastę jest więc równa około 2*tarcie opony.
>
> Co to za siła "ścinająca", czy ma to związek z bezwładnością pozostałej
> części roweru i rowerzysty, bo to ta siła ma zostac zrównoważona tarciem?
siła ścinająca to (grubo tłumacząć) siła działająca prostopadle do kierunku,
w którym materiał ją przenosi. Np. gwóźdź, na którym wisi obrazek, jest
naprężany ścinająco, podobnie oś roweru w okolicy mocowania.
Tutaj ta siła równoważy bezwładność i ciężar reszty roweru (poza rozważanym
kołem).
>
> Mam taką dziwaczną hopotezę, że hamowanie przodem to wykorzystanie zamiany
> energii kinetycznej na potencjalną (naginane stwierdzenie).
Nie, energia idzie w ciepło. Energię potencjalną grawitacji zyskujesz tylko
podjeżdżając pod górkę, lub (chwilowo) robiąc OTB. Tylko wtedy podnosi się
środek ciężkości.
> Głownie chodzi o
> to, że geometria pojazdu umożliwia przy hamowaniu skierowanie siły
> bezwładności "skośnie w dół", wobec czego pojawia się skłądowa pionowa,
> dociskająca przednie koło. Ów docisk podnosi "granicę pełnego poślizgu",
> wobec czego można sobie pozwolić na coraz mocniejsze wciskanie hamulca.
>
> I tu też pytanie, jak się ma geometria do hamowania? Już było o tym wyżej.
> Czy kąt wyprzedzenia widelca ma tu znaczenie (pomińmy wpływ kąta na
położenie
> środka ciężkości), czy też nie ma zadnego, a ważny jest tylko średek
> ciężkości i jego położenie względem przedniej osi, czy też względem styku
> opony z podłożem?
Ważna jest geometria całości, tzn. wzajemne położenia punktów styku opon z
jezdnią i środka ciężkości. W praktyce maksymalna siła hamowania zależy
tylko od kąta, pod jakim nachylona jest linia styk przedniego koła - środek
ciężkości.
>
> > 2.Tarczowy: tu sprawa jest bardziej skomplikowana. W pierwszym
przybliżeniu
> > na szprychy działa siła równoważąca moment hamowania tarczą, czyli
tarcie
> > opony razy promień koła przez promień piasty (czyli odległość 'łebka'
> > szprychy od osi).
> >
> > M = T*R (moment = tarcie opony razy promień opony)
> > F_szprych = M/r (r - promień zaczepienia szprych)
> >
> > Promień tarczy nie jest tu istotny. Wydaje się, że naprężenia w
szprychach
> > będą dużo większe, niż przy hamulcu klockowym, co chyba jest zgodne z
> > doświadczeniem (nie wiem, nie mam tarczówek)
>
> > Powyższe siły działają na 18 szprych, bo pozostałe 18 pracuje "w drugą
> > stronę", a sztywne nie są.
>
> Wydaje mi się, że niezależnie od typu hamulca przedniego, gdy hamowanie
> przebiega z identycznymi opóźnieniami, to siły bezwładności pozostałej
części
> roweru (głównie masywnego rowerzysty) są takie same i jednakowo
> oddziaływują... tylko pytanie na co oddziaływują, czy napierają piastę i
> szprychy?
Suma tych sił jest taka sama, i hamuje resztę roweru. Ale same siły mogą być
różne, bo działają pod innym kątem, albo się wzajemnie znoszą itp.
>
> Niezależnie od rodzaju hamulców, przy hamowaniu przodem ugina się
amortyzarot
> i zapewne ugina się identycznie, co świadczy o jednakowym obciążeniu czy
> też "przeciążeniu". Zmienia się jedynie droga z jaką owa siła, czy energia
> dociera do hamulca, bo hamulec raz jest on na obreczy, a raz na tarczy
> przykręconej do piasty. Może z tej właśnie "ścieżki energrtycznej"
wynikają
> różnice w obciążeniu (jeśli to herezje, to prosze wybaczyć ;-)
Nie herezje. Wyobraź sobie, że piasta jest bardzo, bardzo cienka, czyli
szprychy dochodzą do osi. Wówczas koło nadal jest sztywne, i możesz je
hamować szczękami. A co się stanie, kiedy zahamujesz tarczą? Szprychy
zostaną z nieskończoną siłą "nawinięte" na piastę :)
> > > Trywialne? :-)
> >
> > Nie, ale nieco inżynierskie :) Na tej grupie się rozważa sferyczne
rowery
> > poruszające się bez tarcia :)
>
> Poczytałem wątki o czarnych dziurach i zbierałem szczękę z podłogi... ehhh
> ludzie to mają głowy. Może by tak założyć, że rower to czarna dziura? ;-)
>
Lepiej rozważyć rower relatywistyczny :]
Rowerex
> Całkowity docisk (na oba koła razem) i tak nie zostanie zwiększony ponad
> siłę grawitacji. Nie ma skąd się brać taka siła. Co najwyżej zmienia się
> rozkład przód/tył, co zresztą dość łatwo obliczyć.
Czy tego by wynikało, że podczas hamowania maksymalny docisk przedniego koła
byłby równy sile grawitacji działającej na układ rower+rowerzysta? Innymi
słowy to tak jakby się jechało na jednym kole? A co z energią kinetyczną jaką
posiada ów uład, nie doda nic swojego?
> Nie herezje. Wyobraź sobie, że piasta jest bardzo, bardzo cienka, czyli
> szprychy dochodzą do osi. Wówczas koło nadal jest sztywne, i możesz je
> hamować szczękami. A co się stanie, kiedy zahamujesz tarczą? Szprychy
> zostaną z nieskończoną siłą "nawinięte" na piastę :)
Racja, zupełnie nie pomyślałem o tym. Działa to przecież tak samo, jak
dźwignia prosta - siłę mamy na oponie, czyli na końcu ramienia, a szprychy
przejmują ją z hamulca na kołnierzu piasty, czyli na bardzo krótkim ramieniu -
z kilkanaście razy krótszym, i pewnie tyle razy większą siłę muszą
przenieść.
Ba, działa to przecież podobnie jak napęd! Wykonując ostry start i
przyspieszając, siła wkładana w pedały, poprzez zębatki korby (pierwsza
dźwignia prosta) trafia na kasetę i kołnierze piasty (druga dźwignia prosta),
skąd przejmują ją szprychy, które z kolei muszą pociągnąć oponę będącą na
końcu ramienia... Można by się pokusić o jakieś obliczenia, ale nie mam do
tego głowę (czyt. nie znoszę obliczeń ;-)
Ciekawe... Czy zatem można zaryzykować twierdzenie, że klasyczny napęd
rowerowy może w podobnym stopniu obciążać szprychy koła tylnego przy
przyspieszaniu, jak proces hamowania przednim kołem z tarczówką obciąża
szprychy koła przedniego? Może by nawet wyszło, że obciążenia mogą być
większe? ;-) Chociaż z drugiej strony, wymagałoby to chyba przyspieszeń
powodujących podnoszenie przedniego koła... hmmm...
Wielu ludzi, w tym ja, narzeka na notoryczne pękanie szprych w kole tylnym, a
nie w przednim (przy obu hamulce tarczowe). Oczywiście koło tylne z reguły
nie ma amortyzacji, jest bardziej obciążone, itp. Ale może i przyspieszanie
ma swój udział w męczeniu szprych?
> Lepiej rozważyć rower relatywistyczny :]
W dodatku przejeżdżający przez HZ, by zobaczyć co jest poniżej ;-)
A tak w ogóle, to bardzo dziękuję za wyjaśnienia :-)
Mateusz Nowaczyk
> Mateusz Nowaczyk <nied...@pkp.pl> napisał(a):
>
> > Całkowity docisk (na oba koła razem) i tak nie zostanie zwiększony ponad
> > siłę grawitacji. Nie ma skąd się brać taka siła. Co najwyżej zmienia się
> > rozkład przód/tył, co zresztą dość łatwo obliczyć.
>
> Czy tego by wynikało, że podczas hamowania maksymalny docisk przedniego
koła
> byłby równy sile grawitacji działającej na układ rower+rowerzysta? Innymi
> słowy to tak jakby się jechało na jednym kole? A co z energią kinetyczną
jaką
> posiada ów uład, nie doda nic swojego?
Nie, chyba że jedziesz po jezdni o krzywiźnie pionowej (wklęsłej). Rower nie
przyspiesza w kierunku pionowym, czyli nacisk na jezdnię równoważy ciężar. I
albo II prawo Newtona.
Naprężenia wywołane jazdą po wybojach są wielokrotnie większe, niż wywołane
napędem czy hamowaniem. Brak amortyzacji, ciężki bagaż (gorsze, niż ciężki
jeździec, bo d... też amortyzuje) itp. dodatkowo pogarszają sprawę.
Amortyzator zmniejsza te naprężenia mniej więcej tyle razy, ile razy ciężar
koła+widelca jest mniejszy od ciężaru spoczywającego na tylnej osi. Szybko
oscylujące siły pochodzące od wyboistej drogi "widzą" tylko to, co jest
przed amortyzatorem, bo tylko tym trzęsą...
> > Lepiej rozważyć rower relatywistyczny :]
>
> W dodatku przejeżdżający przez HZ, by zobaczyć co jest poniżej ;-)
>
> A tak w ogóle, to bardzo dziękuję za wyjaśnienia :-)
>
Nie ma za co :)