1 / 27

Przygotowali: Anna Barylska Jolanta Majda Katarzyna Niemiec Mateusz Tutka

Fizyka roweru. Przygotowali: Anna Barylska Jolanta Majda Katarzyna Niemiec Mateusz Tutka. HISTORIA ROWERU. 1813r.-1817r . – Karl Drais von Sauerbronn - pierwowzór roweru tzw. maszyna biegowa, 1839r. – trójkołowiec i jednoślad z pedałami napędzany na tylne

vinnie
Download Presentation

Przygotowali: Anna Barylska Jolanta Majda Katarzyna Niemiec Mateusz Tutka

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Fizyka roweru Przygotowali: Anna Barylska Jolanta Majda Katarzyna Niemiec Mateusz Tutka

  2. HISTORIAROWERU 1813r.-1817r. – Karl Drais von Sauerbronn - pierwowzór roweru tzw. maszyna biegowa, 1839r. – trójkołowiec i jednoślad z pedałami napędzany na tylne koło, 1869r. – koło ze szprychami, powstanie bicykli, 1868r. – przekładnia łańcuchowa, 1884r. – John Kemp-Starley - pierwowzór roweru współczesnego, 1888r. – opatentowanie opony pneumatycznej, 1932r. – wprowadzenie przerzutek, 1962r. – powstanie rowerów składanych, 1978r – 1983r. – USA - powstanie rowerów górskich,

  3. Pojazd Karla Draisa z 1817r

  4. RODZAJE ROWERÓW • górskie, • BMX, • wyścigowe szosowe, • torowe, • turystyczne, • miejskie, • dziecięce, • treningowe, • cyrkowe, • transportowe,

  5. Dlaczego łatwiej jest przejechać 5km na rowerze niż przejść na nogach?

  6. Wykonana zostaje P R A C A Utrzymanie stałej prędkości ok.15 km/h wymaga pokonania siły równej 8N, tzn.: 4N = tarcie łożysk + tarcie opon 4N = opór powietrza czyli praca wykonana na odcinku 1km wynosi: W = 1000m * 8N = 8000J Ta sama wielkość w przypadku biegu wynosi: 100000J

  7. Koszt energetyczny transportu 1g masy na odcinku 1km Koszt transportu 1g masy na odcinku 1km przy jeździe rowerem przyjęto za równe 1

  8. STABILNOŚĆ ROWERU • Rower, człowiek i siła odśrodkowa. • Efekt żyroskopowy. • Przechylenie roweru a skręcenie przedniego koła.

  9. I. Rower, człowiek i siła odśrodkowa. Układ inercjalny (obserwator) – siła dośrodkowa Fd Układ nieinercjalny (rowerzysta) – siła odśrodkowa Fod

  10. DEFINICJA JAZDY NA ROWERZE W KATEGORIACH FIZYKI Jazda na rowerze polega na taki manewrowaniu kierownicą, aby rower poruszał się po torze o właściwym promieniu krzywizny r, tzn. takim, żeby odpowiadająca mu siła odśrodkowa „wyprostowała” upadający rower.

  11. Dlaczego łatwiej prowadzi się rower przy dużej prędkości? Ponieważ siła odśrodkowa zależy także od p r ę d k o ś c i i wyraża się wzorem: F = M v2/r M – masa ciała, v – prędkość ciała, r – promień okręgu po którym ciało się porusza, Dla v dużego taką sama wartość siły odśrodkowej można uzyskać przy większej wartości r. Siła odśrodkowa nie występuje w ruchu prostoliniowym (r = ) oraz w spoczynku (v = 0).

  12. II. EFEKT ŻYROSKOPOWY Obracające się ciało sztywne utrzymuje niezmienny kierunek osi obrotu, jest to e f e k t ż y r o s k o p o w y, jednym z jego przykładów jest zabawka bąk. Koło rowerowe stanowi rodzaj bąka. Wprowadzone w ruch obrotowy utrzymuje stały kierunek osi obrotu. Aby zmienić kierunek, czyli skręcić koło trzeba przyłożyć m o m e n t s i ł y.

  13. Moment pędu J w odniesieniu do ustalonego punktu początkowegoJ = r x p = r x Mvgdzie:J – moment pędur – promień krzywizny toru (koła)p – pęd ciałaM – masa v – prędkośćMoment siły N względem tego samego ustalonego punktuN = r x F gdzie:N – moment siłyF – siła = Szybkość zmian momentu pędu w czasie jest równa momentowi siły.

  14. Aby skręcić np.: w lewo rowerzysta musi zastosować moment siły czyli przechyla się w lewo Moment pędu jest stały, gdy nie działa zewnętrzny moment siły Moment siły jest skierowany prostopadle do pleców rowerzysty

  15. III. Przechylenie roweru a skręcenie przedniego koła. Zgodnie z naturalnym dążeniem każdego układu do zminimalizowania swojej energii potencjalnej, przechylenie roweru (i to niekoniecznie w czasie jazdy) powoduje natychmiastowe skręcenie przedniego koła

  16. Pomysły naukowca Davida Jones’a na rower, którym nie da się jeździć  • Przymocowanie drugiego koła do przedniego widelca – efekty żyroskopowe się znosiły ale rower nie stracił stabilności, • Zupełnie inny wynik przyniosła próba z samym tylko rowerem – swobodnie pchnięty rower, pozbawiony efektu żyroskopowego, natychmiast się przewracał. WNIOSEK Efekt ten jest istotny dla lekkiego, nieobciążonego roweru, podczas gdy dla roweru obciążonego rowerzystą można go w pierwszym przybliżeniu zaniedbać.

  17. Pomysły naukowca Davida Jones’a na rower, którym nie da się jeździć  a) Rowery w których punkt przecięcia osi kierownicy z podłożem znajduje się przed punktem jego styczności z kołem (powszechnie stosowane). b) Rowery z odwróconym widelcem. c) Rowery z wysuniętym do przodu kołem.

  18. Siły oporu jakie musi pokonać kolarz o masie M z prędkością v na rowerze o masie m F = 0,05 (M + m) + 0,015v2 Każde podwojenie prędkości czterokrotnie zwiększ siłę oporu Zjeżdżamy w dół i wykorzystujemy istnienie siły grawitacji, która za nas pokonuje opory ruchu. (M + m) g sinS = 0,05 (M + m) + 0,015v2 Kąt S określa nachylenie szosy w stosunku do poziomu. Z tego wzoru możemy wyliczyć maksymalną prędkość jaką rowerzysta może osiągnąć zjeżdżając swobodnie ze wzniesienia o kącie S.

  19. Kąt nachylenia a maksymalna prędkość.(dla kolarza ważącego wraz z rowerem 90kg) Godny uwagi jest fakt, że już dla tak małego spadku jak 5 stopni, możliwa do uzyskania prędkość wynosi aż 70km/h.

  20. Jazda pozioma ze stałą prędkością v Ponieważ moc P jest równa Fv i korzystając z poprzednich wyników mamy: P = 4,5v + 0,015v3 [w watach] P = 0,0061v + 0,00002v3 [w koniach mechanicznych] Moc potrzebna do utrzymania stałej prędkości jest stosunkowo mała. Utrzymanie prędkości 15 km/h wymaga zaledwie 0,04KM. Przy pedałowaniu przez minutę maksymalną moc kolarskiego mistrza ocenia się na około 0,8KM.

  21. Jazda pod górę Jazda z prędkością v wymaga teraz pokonania siły F = (M + m) g sinS + 0,05 (M + m) + 0,015v2 Moc jaka musi być dostarczona dla utrzymania prędkości v wynosi natomiast P = (900 sinS + 4,5) v +0,015v3 Wykres mocy jako funkcji prędkości dla różnych kątów wzniesienia S

  22. Przekładnia Tryb przedni n1 zębów, tryb tylni n2zębów Wielkość przełożenia K określona jest stosunkiem n1/n2 Twierdzenie Im większe przełożenie tym większa prędkość kolarza. Ponadto dimK< 

  23. Prędkość kątowa przedniej zębatki : Prędkość kątowa drugiej zębatki: im większe przełożenie tym większa prędkość Pokonywanie oporu T stawianemu układowi rower + kolarz. Jeśli rower porusza się ze stałą prędkością, to wypadkowy moment sił działających na koło jest równy zero, zatem gdzie: T- opór na obręczy koła rk T2 – opór na zębatce o promieniu r2 Zatem: Pokonujemy go przez obrót trybem przednim wywierając nacisk na pedał, którego ramię rp jest dłuższe niż promień trybu r1. Siła, którą musimy działać, wynosi więc:

  24. Zmniejszanie oporów ruchu Wygięcie kierownicy Pozycja kolarza Kask i buty aerodynamiczne Waga roweru Specjalne opony Pełne koła Spłaszczone koło łańcuchowe

  25. Zredukowanie „martwych punktów” i około 10-procentowe zwiększenie wydajności jazdy określonej stosunkiem mocy uzyskanej do włożonejZmniejszenie przełożenia w stosunku r / R

  26. Osłona kolarza ze specjalnie przygotowanym do tego celu samochodem

  27. Zadanie domowe

More Related