Техникалык курс жакшы бурчтук көндүмдөрдү талап кылат. Бирок, физика боюнча, палубага чыгаардан мурун велосипедиңизди канчалык алыска бура аласыз?
Окумуштуулар велосипеддин тең салмактуулугун эмнеден түзөрүн сиз эски пенни фартингден бери табышып келишет. Көптөгөн эксперттер бул айланма обручтар велосипедди гироскоп сыяктуу алып жүрүүнү сунушташкан, бирок бул анчалык деле жөнөкөй эмес. Ноттингем университетинин инженерлеринин тобу велосипеддин кыймылына таасир этүүчү 25 өзүнчө өзгөрмөлөрдү аныктап, мындай деп айтышты: Жөнөкөй түшүндүрмө берүү мүмкүн эместей сезилет, анткени эңкейүү жана башкаруу эффекттердин айкалышы, анын ичинде гироскопиялык прецессия, жердин каптал реакциясынын күчтөрү менен айкалышат. алдыңкы дөңгөлөктө, руль огунун артында ээрчип бараткан жердин байланыш чекити, тартылуу жана инерциялык реакциялар…'
Белгилүү нерсе, велосипед 14км/саат (9 миль/саат) ылдамдыкта кыймылдаса, ал чабандессиз тик тура алат. Бирок дагы бир жолу, окумуштуулар мунун себебин түшүндүрө алышпайт.
Мунун фонунда, бүгүүнүн кошумча өлчөмүн киргизип, асфальтка тийерден мурун бурчка бурулуп жатканда таяна турган бурчту эсептөө татаал иш экени анык. Туура шарттарда 45° бурчтарды көрүүгө болот, бирок бул чекитке кантип жетебиз?
"Биз велосипед менен чабандестин үч реалдуу күчүнүн аракети бар экенин билебиз" дейт АКШдагы Түштүк-Чыгыш Луизиана университетинин физика кафедрасынын доценти жана велосипедчи Ретт Аллаин.
‘Велосипед менен атчанды ылдый түртүп жаткан тартылуу күчү бар; биз "нормалдуу" күч деп атаган жолду өйдө түртүп жатат жана велосипедди тегерек жолдун борборуна карай түртүп жаткан сүрүлүү күчү бар.'
Жасалма күч
Борбордон четтөөчү күч да бар."Бул таасири бар, бирок бул жасалма күч" дейт Аллен. Көптөгөн физиктер борбордон четтөөчү күч жок деп ырасташат жана бул жөн гана борбордон четтөөчү күчтүн жетишсиздиги – велосипедди орбитада кармап туруу үчүн спутниктеги тартылуу күчү сыяктуу тегерек боюнча жылышын камсыз кылган ичкери тартуучу күч.
Бул F=mv2/r теңдемеси аркылуу эсептелет, мында F – борборго айлануучу күч (Ньютон), m – велосипед менен атчынын массасы (кг), v – ылдамдык (м/с) жана r - бурчтун метр менен радиусу.
«Бурулуштун физикасы – бул сиз муну радиалдык түрдө ичке карай ылдамдатуу менен жасайсыз, бул борборго тебүүчү күчкө чейин», - дейт Дэвид Вилсон, Массачусетс технология институтунун инженердик профессору.
‘Күч дөңгөлөктөн чыгышы керек. Велосипед дөңгөлөктүн реакциясы менен радиалдык күчтүн айкалышы велосипедчинин жана айдоочунун натыйжасында пайда болгон күчкө дал келиши үчүн эңкейиши керек.’
Ошондой эле сиз канчалык аралыкка таяна аларыңыздын ачкычы - сүрүлүү коэффициенти, бул эки дененин ортосундагы сүрүлүү күчү менен аларга колдонулган күчтүн катышы – бул учурда дөңгөлөк жана асфальт.
Көбүнчө кургак материалдардын сүрүлүү мааниси 0,3 жана 0,6 ортосунда болот, ал эми каучук асфальтка тийгенде бирден экиге чейинки көрсөткүч пайда болот. Беттер бири-бирине салыштырмалуу жылыганда – велосипед тебүү боюнча – бул көрсөткүч бир аз төмөндөйт.
Велосипед тик турушу үчүн капталдагы күч (борборго багыттоочу) сүрүлүү коэффициентине барабар болушу керек жана бул көрсөткүч таң калыштуу чоң болушу мүмкүн. Мисалы, радиусу 20 метр болгон ийри сызыктын айланасында 20 миль/саат ылдамдыкта 10 кг велосипедде 70 кг салмактагы айдоочу 316 Ньютондук борборго айлануучу күчтү сезет.
Бул күч дөңгөлөктөр тарабынан түзүлүшү керек жана эгер күч жок болсо, велосипед менен чабандес жөн эле түз сызыкта жүрө бермек.
Бүтүндөй китепти толтурган таасирдүү тригонометриялык эсептөөлөрдү колдонуу менен сүрүлүү коэффициенти максималдуу эңкейиш бурчтун тангенс функциясына барабар.
«Сүрүлүү коэффициенти ашып кеткенде дөңгөлөк тайып кетет, - дейт Марко Аркештейн, Абериствейт университетинин спорт илими боюнча окутуучусу. 'Бул сүрүлүү күчүнүн жогорулашынан [мисалы, бурчтан өткөн сызыкты бекемдөөдөн] же кадимки күчтүн азайышынан [мисалы, жолдогу депрессиядан] улам болушу мүмкүн.'
Сүрүлүү коэффициенти беттин өзгөрүшүнө байланыштуу да өзгөрүшү мүмкүн. Ошондуктан ак сызыкта бурчка чыгуу кооптуу болушу мүмкүн. "Бул өзгөчө нымдуу жерде," дейт Arkesteijn. ‘Боек азыраак көзөнөктүү болгондуктан, суу чачырап кетпейт.'
Чабуучунун салмагы
Маселени мындан ары татаалдатуу үчүн атчынын салмагы маселеси турат. "Физика боюнча, кичинекей балдар көбүрөөк таяна алышы керек" дейт Аркештейн. 'Алар адатта шамдагайраак, бул жардам берет.'
Аллен так эмес, бул чабандын салмагы «бир аз» маанилүү болгону менен, чабандес-плюс-велосипедтин массасынын борбору көбүрөөк мааниге ээ экенин билдирет.
'Акыр-аягы, бул эң маанилүү фактор, - дейт ал. Оор чабандестер, айрыкча, про-пелотондо узунураак атчан болушат, демек, алардын кадр өлчөмү чоңураак жана масса борбору жогорураак. Сиз ошондой эле жол шарттарын эске алуу керек. Эгер чекке жеткен болсоңуз, жолдо урунуп калуу кыймылдын күчүн жоготуп, жыгылышына алып келиши мүмкүн.
Улуу Британиянын жолдору кээде биздин материктик европалык туугандарга караганда тайгак болот, анткени алар жамгырды сиңирип, тайгак болбошу үчүн кеурек болот. Ошон үчүн биздин жолдор одоно. Бирок алар көбүнчө үшүктөн жабыркап, абалы начарыраак болот, ошондуктан Францияда кургак кезде велосипед тебүү жана айдоо абдан кубанычтуу.
Мындан кийин максималдуу эңкейиш бурчу канча? Механикалык жана инженерия профессору Джим Пападопулос үчүн акыркы факторду – изди киргизмейинче жооп берүү мүмкүн эмес.
Бул башкаруучу түтүктү жерге түшүргөн ойдон чыгарылган сызык. Эгерде бул чекит дөңгөлөктүн жер менен байланыш чекитинин алдында болсо, анда ал "оң" деп эсептелет жана туруктуураак. Артында жана велосипед оодарылып кетиши ыктымал. Канчалык эңкейгениңизге чыйыр азаят.
‘Велосипедчилер позитивдүү чөлкөмдө калышат жана 45° арыктан ашпайт», - дейт ал. Бул адатта азыраак, бирок бурулуш 5 м радиустан ашса, сиз 45 ° жетиши мүмкүн. Себеби изи азыраак көйгөй болуп калат – андан кийин биз тартылуу маселесине кайтып келебиз.'
Ошентип, 45° тез, кең, жакшы бети бар бурулушта мүмкүн, бирок мынчалык көп өзгөрмөлөр ойноп жатканда, тилекке каршы, так жооп жок. Канчалык алыстай аласыз, бул сыноо жана ката (өтө оор эмес) болуп саналат.
