The Physics of Cycling | mysimulator.uk

Закони Ньютона руху

Велосидіння в основному демонструє Перший закон Ньютона (Інерцію) – велосипед, що перебуває у стані спокою, залишається у стані спокою, а той, що рухається, продовжує рух з тією ж швидкістю, поки на нього не діє зовнішня сила. Вхідний вплив їзника забезпечує цю силу.

Другий закон Ньютона стверджує, що Сила = Маса х Прискорення (F=ma). Збільшення зусиль педалювання ефективно збільшує прикладену силу, що призводить до більшого прискорення – вищої швидкості. Важчий велосипед потребує більшої сили для того ж прискорення.

F = ma

Коливання та Тертя

Шини відчувають коливання через деформацію при контакті з поверхнею – це протидіє руху. Це складний феномен, що включає липкі, еластичні та відштовхувальні сили.

Кинетичне тертя між шиною та дорогою також сприяє втраті енергії. Невелика знижка тиску в шинах може зменшити коливання, але збільшує ризик проколів.

Fr = μk * N

жива демонстрація · пов'язана симуляція● LIVE

Передача енергії – механіка їзди на велосипеді

Мислі велосипедиста перетворюють хімічну енергію на механічну за допомогою серії важелів та суглобів. Це не є 100% ефективним процесом.

Приблизно 70-85% введеної потужності передається колесам, а решта втрачається через тертя всередині трансмісії (ланцюг, перемикачі) та у вигляді тепла в м’язах велосипедиста.

Efficiency = (Output Energy / Input Energy) * 100%

Передаві та Крутний Момент

Редуктори дозволяють велосипедисту змінювати крутне зусилля, що передається на колесо. Знижені передавальні числа забезпечують більший крутний момент при повільній швидкості, що корисно під час підйому в гори.

Передавне співвідношення (кількість зубів на шайбі ланцюга поділена на кількість зубів на колесі) визначає ступінь механічного переваги, яку отримують. Вищі передатні числа збільшують швидкість, але зменшують крутний момент.

Torque = Force x Radius

Часті запитання

Чому я кручу педалі швидше під час підйоми?

Крутіння педалями під час підйому збільшує силу, необхідну для подолання сили тяжіння, що призводить до збільшення прискорення.

Як тиск у шинах впливає на мою поїздку?

Зниження тиску в шинах зменшує опір коченню, але може поставити під загрозу керованість та збільшити ризик проколів.

Що таке ефективність трансмісії?

Низька ефективність трансмісії означає втрату енергії у вигляді тепла та тертя всередині передач та ланцюга.

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте SPH Fluid і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.

▶ Відкрити симуляцію SPH Fluid

Розуміння Руху та Передачі Енергії