Отдел продаж
8 (499) 755-89-57
Лодки, запчасти
8 (499) 755-89-57

Как движется колесо велосипеда относительно дороги


Физика движения велосипеда

Для того, чтобы двухколесный велосипед не упал, нужно постоянно поддерживать равновесие. Поскольку площадь опоры велосипеда очень мала (в случае двухколесного велосипеда это всего лишь прямая, проведённая через две точки, в которых колеса касаются земли), такой велосипед может находиться только в динамическом равновесии. Это достигается с помощью подруливания: если велосипед наклоняется, велосипедист отклоняет руль в ту же сторону. В результате велосипед начинает поворачивать и центробежная сила возвращает велосипед в вертикальное положение. Этот процесс происходит непрерывно, поэтому двухколесный велосипед не может ехать строго прямо; если руль закрепить, велосипед обязательно упадёт. Чем выше скорость, тем больше центробежная сила и тем меньше нужно отклонять руль, чтобы поддерживать равновесие.

При повороте нужно наклонить велосипед в сторону поворота так, чтобы сумма силы тяжести и центробежной силы проходила через линию опоры. В противном случае центробежная сила опрокинет велосипед в противоположную сторону. Как и при движении по прямой, идеально сохранять такой наклон невозможно, и подруливание осуществляется точно так же, только положение динамического равновесия смещается с учётом возникшей центробежной силы.

Конструкция рулевого управления велосипеда облегчает поддержание равновесия. Ось вращения руля расположена не вертикально, а наклонена назад. Кроме того, она проходит ниже оси вращения переднего колеса и впереди той точки, где колесо касается земли. Благодаря такой конструкции достигаются две цели:

  • При случайном отклонении переднего колеса движущегося велосипеда от нейтрального положения возникает момент силы трения относительно рулевой оси, который возвращает колесо обратно в нейтральное положение.
  • Если наклонить велосипед, возникает момент силы, поворачивающий переднее колесо в сторону наклона. Этот момент вызван силой реакции опоры. Она приложена к точке, в которой колесо касается земли и направлена вверх. Из-за того, что рулевая ось не проходит через эту точку, при наклоне велосипеда сила реакции опоры смещается относительно рулевой оси.

Таким образом, осуществляется автоматическое подруливание, помогающее поддерживать равновесие. Если велосипед случайно наклоняется, то переднее колесо поворачивается в ту же сторону, велосипед начинает поворачивать, центробежная сила возвращает его в вертикальное положение, а сила трения возвращает переднее колесо обратно в нейтральное положение. Благодаря этому, можно ехать на велосипеде «без рук». Велосипед сам поддерживает равновесие. Сместив центр тяжести в сторону, можно поддерживать постоянный наклон велосипеда и выполнить поворот.

Можно заметить, что способность велосипеда самостоятельно сохранять динамическое равновесие зависит от конструкции рулевой вилки. Определяющим является плечо реакции опоры колеса, то есть длина перпендикуляра, опущенного из точки касания колеса земли на ось вращения вилки; или, что эквивалентно, но проще измерить — расстояние от точки касания колеса до точки пересечения оси вращения вилки с землёй. Таким образом, для одного и того же колеса возникающий момент будет тем выше, чем больше наклон оси вращения вилки. Однако для достижения оптимальных динамических характеристик нужен не максимальный момент, а строго определенный: если слишком малый момент приведёт к трудности удержания равновесия, то слишком большой — к колебательной неустойчивости, в частности — «шимми» (см. ниже). Поэтому положение оси колеса относительно оси вилки тщательно выбирается при проектировании; многие велосипедные вилки имеют изгиб или просто смещение оси колеса вперёд для снижения избыточного компенсирующего момента.

Распространённое мнение о существенном влиянии гироскопического момента вращающихся колёс на поддержание равновесия является неправильным.

На высоких скоростях (начиная примерно с 30 км/ч) переднее колесо может испытывать т.н. скоростные виляния (speed wobbles), или «шимми» — явление, хорошо известное в авиации. При этом явлении колесо самопроизвольно виляет вправо и влево. Скоростные виляния наиболее опасны при езде «без рук» (то есть когда велосипедист едет, не держась за руль). Причина скоростных виляний — не в плохой сборке или слабом креплении переднего колеса, они вызваны резонансом. Скоростные виляния легко погасить, снизив скорость или изменив позу, но если этого не сделать, они могут быть смертельно опасными.

Езда на велосипеде эффективнее (по затратам энергии на километр) как ходьбы, так и езды на автомобиле. При езде на велосипеде со скоростью 30 км/ч сжигается 15 ккал/км (килокалорий на километр), или 450 ккал/ч (килокалорий в час). При ходьбе со скоростью 5 км/ч сжигается 60 ккал/км или 300 ккал/ч, то есть езда на велосипеде в четыре раза эффективнее ходьбы по затратам энергии на единицу расстояния. Поскольку при езде на велосипеде расходуется больше калорий в час, она также является лучшей спортивной нагрузкой. При беге затраты калорий в час ещё выше. Необходимо учитывать, что ударные нагрузки при беге, а также неправильная езда на велосипеде (например, езда в гору на высоких передачах, переохлаждение коленей, отсутствие достаточного количества жидкости и т.д.) могут травмировать колени и голеностопный сустав. Тренированный мужчина, не являющийся профессиональным спортсменом, может в течение длительного времени развивать мощность 250 ватт, или 1/3 л. с. Это соответствует скорости 30—50 км/ч по ровной дороге. Женщина может развивать меньшую абсолютную мощность, но большую мощность на единицу веса. Поскольку на ровной дороге почти вся мощность расходуется на преодоление сопротивления воздуха, а при езде в гору основные затраты — на преодоление силы тяжести, женщины, при прочих равных условиях, едут медленнее по ровному месту и быстрее в гору.

 

По материалам Википедии

 

Количество просмотров: 15722

Велосипедная наука - как работают велосипеды и лежащая в их основе физика

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 18 августа 2019 г.

Если бы вам нужно было выбрать лучшую машину за все время, что бы вы сказали? Если бы мы говорили о машинах, которые помогли распространять знания и обучать людей, вы, вероятно, выберете печатная пресса. Если мы имели в виду изобретения, которые позволяют людям обрабатывать землю и кормить свои семьи, вы могли бы заплатить за плуг или трактор. Если вы считаете, что транспорт действительно важен, вы можете выбрать автомобильный двигатель, паровой двигатель или реактивный двигатель самолета.Но для его чистоты простота, думаю, я бы выбрал велосипед . Это прекрасный пример того, как чисто, научные идеи можно использовать в очень практичном технологии. Давайте посмотрим на науку о циклах - и просто что делает их такими замечательными!

На фото: велосипед - гениально простая форма транспорт, где бы вы ни находились. Что-то вроде 130 миллионов новых велосипедов производятся во всем мире каждый год, и в настоящее время более 90 процентов из них производится в Китае.Фото Роджера С. Дункана любезно предоставлено ВМС США.

Что такого хорошего в велосипедах?

Диаграмма: Сравнение эффективности повседневных машин (приблизительные, ориентировочные значения, выраженные в процентах). За исключением велосипеда, новые технологии (например, дизельные двигатели) обычно более эффективны, чем старые технологии (например, паровые двигатели).

Что так хорошо, так это то, что они быстро доставят вас в места, не поглощая ископаемое топливо, такое как бензин, дизельное топливо и уголь, и не создавая загрязнение.Они делают это, потому что очень эффективно преобразуют энергию, производимую нашим телом, в кинетической энергии (энергии движения). Фактически, как вы можете видеть из диаграммы напротив, это самые эффективные транспортные средства, разработанные людьми. Используя силу ваших мышц удивительно эффективным способом, велосипед может преобразовать около 90 процентов энергии, которую вы подаете на педали, в кинетическую энергию, которая движет вас вперед. Сравните это с автомобильным двигателем, который преобразует лишь около четверти энергии бензина в полезную мощность - и при этом производит все виды загрязнения.

Посмотрите на это так: если вы ведете машину, куда бы вы ни пошли, вы тащите кусок металла, который, вероятно, весит в 10–20 раз больше, чем вы (типичный компактный автомобиль весит более 1000 кг или 2000 фунтов). Какая трата энергии! Ездите на велосипеде, и металл, который вам нужно перемещать с собой, больше равен 6–9 кг (14–20 фунтов) для легкого гоночного велосипеда или 11–20 кг (25–45 фунтов) для горного велосипеда или туриста, что составляет или вашего собственного веса.

Более высокая эффективность означает, что вы можете ехать дальше на том же количестве топлива, что является еще одним большим преимуществом велосипедов, хотя его трудно измерить количественно.Согласно классической книге «Велосипедная наука» Дэвида Гордона Уилсона и др .: «Гоночный велосипедист со скоростью 32 км / ч (20 миль в час) мог бы проехать более 574 километров на литр (1350 миль на галлон США), если бы была жидкая пища с энергетическим содержанием бензина ". Как ни крути, байки просто потрясающие!

Куда уходит ваша энергия?

Мы описали велосипед как машину, и с научной точки зрения это именно то, что это: устройство, которое может увеличивать силу (облегчая идти в гору) или скорость.Это также машина в том смысле, что она преобразует энергию из одной формы (все, что вы ели) в другой (кинетическая энергия вашего тела и велосипеда, когда они едут). Вы, наверное, слышали о законе физики, называемом сохранение энергии, которое говорит, что вы не можете создать энергию из воздуха или заставить ее бесследно исчезнуть: все, что вы можете сделать - это преобразовать его из одного в другое. Так где же энергия вы на велосипеде ездите на самом деле? В научных терминах мы говорим, что это означает «выполнение работы» - но что это означает на практике?

Езда на велосипеде иногда может казаться тяжелой работой, особенно если вы едете в гору.В науке о велоспорте "тяжелая работа" означает, что вам иногда приходится использовать довольно много силы крутить педали на любом расстоянии. Если вы идете в гору, вам нужно работать против сила тяжести . Если вы идете быстро, вы работаете против силы сопротивление воздуха (сопротивление) давит на ваше тело. Иногда бывают неровностей; на дороге, по которой нужно проехать; это требует больше силы и использует энергия тоже (неровности уменьшают вашу кинетическую энергию, уменьшая вашу скорость).

Фото: Велосипеды так хорошо работают с человеческим телом, потому что они используют силу наших больших и очень мощных мышц ног. Лежачие велосипеды (на которых вы ездите лежа) могут выглядеть ультрасовременными и немного странными, но им уже не менее 100 лет. Они быстрее, чем обычные велосипеды, потому что их водители принимают гораздо более аэродинамическую позу, напоминающую трубу, которая сводит к минимуму сопротивление. Поскольку педали находятся выше над землей, шатуны могут быть длиннее, поэтому вы получаете больше рычагов, ваши мышцы могут дольше работать с высокой мощностью и делать это более эффективно.Фото Робина Хиллер-Майлза любезно предоставлено ВМС США.

Но идете ли вы в гору или под гору, быстро или медленно, по ровной дороге или ухабистый, есть другая работа, которую всегда нужно делать просто чтобы ваши колеса вращались. Когда колесо опирается на землю, выдерживая нагрузку, например, велосипедиста, шина, обернутая вокруг него, оказывается в одних местах раздавлены, в других выпячиваются. По мере того, как вы едете по кругу, разные части шины сжимаются и выпирают по очереди, а резина, из которой они сделаны, тянется и толкается во всех направлениях.Многократно сдавливать шину таким способом немного похоже на замешивание хлеба: для этого требуется энергия - и эта энергия известна как сопротивление качению . Чем больше нагрузка на шину (чем вы тяжелее или больше несете), тем выше сопротивление качению.

Для гоночного велосипеда, который едет быстро, около 80 процентов работы велосипедиста уходит на преодоление сопротивления воздуха, а остальная часть - на борьбу с сопротивлением качению; для маунтинбайкера намного медленнее на пересеченной местности, 80 процентов их энергии уходит на сопротивление качению и только 20 процентов теряется на перетаскивание.

Диаграмма: Медленные горные велосипеды тратят большую часть энергии из-за сопротивления качению; более быстрые гоночные велосипеды тратят больше из-за сопротивления воздуха.

О каком количестве энергии мы на самом деле говорим? В Тур де Франс, по мнению увлекательный Анализ, проведенный Training Peaks, показал, что лучшие райдеры имеют в среднем около 300–400 Вт мощности, что составляет примерно 3–4 старомодных 100-ваттных лампы или около 15 процентов мощности, необходимой для работы электрического чайника. Для сравнения, вы можете генерировать около 10 Вт с помощью ручного генератора электроэнергии, хотя Вы не можете использовать один из них очень долго, не уставая.Что это говорит нам? Намного легче генерировать большое количество энергии в течение длительного времени, используя большие мышцы ног, чем используя руками и руками. Вот почему велосипеды такие умные: в них используются самые мощные мышцы нашего тела.

Как работает рама велосипеда

Если вес взрослого составляет 60–80 кг (130–180 фунтов), рама велосипеда должна быть достаточно жесткой, если она не защелкните или пристегните в тот момент, когда всадник поднимается на борт. Обыкновенный велосипеды имеют рамы из прочной, недорогой трубчатой ​​стали (буквально, полые стальные трубы, содержащие только воздух) или более легкие сплавы на основе стали или алюминия.Гоночные велосипеды, скорее всего, будут сделаны из композитов с углеродным волокном, которые дороже, но прочнее, легче и устойчивы к ржавчине.

Фото: перевернутая А-образная рама велосипеда - это невероятно прочная структура, помогающая распределять ваш вес между передними и задними колесами. Это помогает наклоняться вперед или даже вставать, когда вы идете в гору, поэтому вы можете применить максимум нажимайте на педали и сохраняйте равновесие.

Вы могли подумать, что рама велосипеда из алюминиевых трубок будет намного слабее. чем тот, что сделан из стали, но только если трубы аналогичны по размеру.На практике каждый велосипед должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать вес гонщика. и нагрузки, которые могут возникнуть при различных видах обращения. Таким образом, алюминиевый велосипед будет использовать трубки с большим диаметром и / или более толстыми стенками. чем велосипед из стальных труб.

Оправа не просто поддерживает вас: ее треугольная форма (часто два треугольника соединяются вместе, образуя ромб) тщательно разработан для распространять твой вес. Хотя седло расположено гораздо ближе к спине руль, вы наклоняетесь вперед, чтобы держаться за руль.Угловой планки в раме предназначены для более или менее разделять ваш вес равномерно между передними и задними колесами. Если вы думаете об этом, это действительно важно. Если весь ваш вес переместился через спину колесо, и вы пытались крутить педали в гору, вы опрокидывались назад; по аналогии, если бы на переднее колесо было слишком много веса, вы бы свалились каблуки каждый раз, когда ты спускался с горы!

Рамы не рассчитаны на стопроцентную жесткость: это сделает езду гораздо менее комфортной. Практически все велосипедные рамы немного прогибаются и гнутся, поэтому они поглощают некоторые удары. езды, хотя другие факторы (например, седло и шины) имеют гораздо большее влияние по комфорту езды.Также стоит помнить, что человеческое тело само по себе замечательно эффективная система подвески; катаясь на горном велосипеде по пересеченной местности, вы очень быстро станете знать, как ваши руки могут работать как амортизаторы! Действительно, может быть весьма поучительно посмотреть на тело как продолжение (или дополнение) базовой рамы велосипеда, сбалансированное на ней.

Как работают велосипедные колеса

Фото: Как и автомобильное колесо, велосипедное колесо - это умножитель скорости.В педали и шестерни поворачивают ось по центру. Ось поворачивается только небольшое расстояние, но рычаг колеса означает внешний обод поворачивается намного дальше за то же время. Вот как колесо помогает идти быстрее.

Если вы читали нашу статью о том, как работают колеса, вы знаете, что колесо и ось, которую оно вращает, - это пример того, что ученые называют простым машина: она будет увеличивать силу или скорость в зависимости от того, как вы ее поворачиваете. Велосипед колеса обычно имеют диаметр более 50 см (20 дюймов), что составляет выше, чем у большинства автомобильных колес.Чем выше колеса, тем больше они умножьте свою скорость, когда вы поворачиваете их на оси. Вот почему у гоночных велосипедов самые высокие колеса (обычно диаметром около 70 см или 27,5 дюймов).

Колеса в конечном итоге выдерживают весь ваш вес, но очень интересным образом. Если бы колеса были твердыми, они бы сжались (сжались), когда вы сели на сиденье, и отталкивается, чтобы поддержать вас. Однако колеса у большинства мотоциклов на самом деле состоит из прочной ступицы, тонкого обода и около 24 спиц с высоким натяжением.Велосипеды имеют колеса со спицами, а не цельнометаллические, чтобы сделать их прочными и легкими, а также уменьшить сопротивление. (некоторые райдеры используют плоские «лопастные» спицы или спицы овальной формы вместо традиционных округлых спиц в попытке чтобы сократить сопротивление еще больше).

Важно не только количество спиц, но и способ их подключения между ободом и его ступицей. Как нити паутины или свисающие веревки подвесного моста, колесо велосипеда находится в напряжении - спицы натянуты.Так как спицы перекрещиваются с обода на противоположной стороне ступицы колесо не такое плоское и хлипкое, как кажется, но на самом деле удивительно прочная трехмерная структура. Когда вы садитесь на велосипед, ваш вес давит на ступицы, которые растягивают одни спицы немного больше, а другие - немного меньше. Если вы весите 60 кг (130 фунтов), вам придется толкать около 30 кг (130 фунтов). вниз на каждое колесо (не считая собственного веса велосипеда), а спицы - это то, что предотвращает коробление колес.

Фото: Несмотря на внешний вид, велосипедное колесо не является ни плоским, ни слабым.Ступица намного шире шины, спицы натянуты и перекрещиваются, соединяясь со ступицей по касательной. Все это создает жесткую трехмерную структуру, которая может противостоять скручиванию, короблению и изгибу. Фото Дэвида Даналса любезно предоставлено ВМС США.

Поскольку каждое колесо имеет пару дюжин спиц, вы можете подумать, что каждая спица должна выдерживать только часть общего веса - может быть, всего 1-2 кг (2,2-4,4 фунта), если спиц 30, что может сделать легко. На самом деле, спицы несут нагрузку неравномерно: несколько спиц, которые находятся около вертикали, несут гораздо большую нагрузку, чем другие.(Среди велосипедистов до сих пор ведутся споры о том, как на самом деле воспринимается нагрузка, и лучше ли представить себе велосипед, висящий на спицах вверху или давящий на спицы внизу.) Как колесо вращается. другие спицы перемещаются ближе к вертикали и начинают нести большую часть нагрузки. Нагрузка на каждую спицу резко возрастает и падает во время каждого вращения колеса, поэтому, в конце концов, после многих тысяч циклов повторяющихся напряжений и деформаций, во время которых каждая спица быстро растягивается и расслабляется, одна из спиц (или ее соединение с колесо или ступица) может выйти из строя из-за усталости металла.Это мгновенно и резко увеличивает нагрузку на оставшиеся спицы, повышая вероятность их выхода из строя и вызывая своего рода эффект «домино», из-за которого колесо прогибается.

Как работают велосипедные передачи

Фото: Шестерня - это пара колес с зубья, которые сцепляются друг с другом для увеличения мощности или скорости. В велосипеде пара шестерен не приводится в движение напрямую, а связана цепь. На одном конце цепь постоянно обвивается вокруг главной шестерни. (между педалями).С другой стороны, он переключается между сериями больших или меньших зубчатые колеса при переключении передач.

Типичный велосипед имеет от трех до тридцать различных шестерен - колеса с зубьями, связаны цепью, что делает машину быстрее (по прямой) или легче крутить педали (идти в гору). Колеса большего размера также помогают ехать быстрее по прямой, но это большой недостаток, когда дело касается холмов. Это одна из причин, почему горные велосипеды и велосипеды BMX имеют меньшие колеса, чем гоночные велосипеды.Не только шестерни на велосипеде помогают увеличьте мощность педалирования, когда вы идете в гору: педали крепится к главной шестерне парой шатуны: два коротких рычага которые также увеличивают силу, которую вы можете приложить ногами.

Шестерни могут существенно повлиять на вашу скорость. На типичном гоночный байк, например, передаточное число (количество зубьев на педальном колесе, разделенном на количество зубцов на тыльной стороне колеса) может составлять 5: 1, поэтому одно нажатие педалей приводит в движение вы примерно в 10 м (35 футов) вниз по улице.Предполагая, что вы можете перемещать только ноги так быстро, вы можете видеть, что шестерни эффективно заставляют вас идти быстрее, помогая вам продвигаться дальше при каждом повороте педалей.

Подробнее читайте в нашей основной статье о шестеренках.

Изображение: Велосипеды до шестеренок: Ранние велосипеды, подобные этим (известные как «Пенни Фартингс» или «Высокие колеса») у него было огромное переднее колесо, которое эффективно увеличивало вашу скорость и позволяло очень быстро ехать по прямой. Шестерен не было: переднее колесо крутилось один раз, когда ноги толкали вверх-вниз на кривошипах (педалях).Спускаться под гору было довольно сложно (если не снимать ногу с рукоятки), а в гору - практически невозможно! Фрагмент оригинальной картины Генри «Хай» Сэндхэма 1887 года, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Как работают велосипедные тормоза

Фото: Ободные тормоза: Резиновые колодки (колодки) тормозов этого велосипеда зажимают металлический обод колеса, чтобы замедлить вас. Когда вы теряете скорость, вы теряете энергию. Куда уходит энергия? Это превращается в тепло: тормозные колодки могут быть невероятно горячими!

Как бы быстро вы ни двигались, наступает время, когда Вы должны остановить.Тормоза на велосипеде работают с использованием трения ( сила трения между двумя предметами, которые скользят друг мимо друга, пока они трогают). Хотя некоторые велосипеды теперь имеют дисковые тормоза (аналогичные те, что используются в автомобилях), с отдельными тормозными дисками, прикрепленными к колесам, многие до сих пор используют традиционные ободные тормоза с суппортом и башмаками.

При нажатии на тормозные рычаги пара резиновых туфли (иногда называемые блоками) прижимаются к металлическому внутреннему ободу спереди и сзади колеса. Поскольку тормозные колодки плотно трутся о колеса, они поворачиваются. ваша кинетическая энергия (энергия, которую вы имеете потому что ты идешь вместе) в тепло, что замедляет вас.Подробнее об этом читайте в нашей основной статье о тормозах.

Ободные тормоза в сравнении с дисковыми тормозами

Ободные тормоза с приводом от суппорта нажимают на внешний край колеса, где оно вращается быстрее всего, но с наименьшей силой. Это означает, что им требуется относительно небольшое тормозное усилие, чтобы замедлить движение. колеса (так что они могут быть маленькими и легкими), хотя вам все равно придется сильно нажимать, и вам придется прилагать эту силу дольше, чтобы заставить себя и свой велосипед остановиться. Одним из больших недостатков ободных тормозов является то, что они полностью подвергаются воздействию дождя сверху и сбоку и брызг с колес; если тормозные колодки и колеса мокрые и грязные, есть значительная смазка, трение между тормозами и колесами может быть до десяти раз меньше, чем в засушливых условиях (по данным Дэвида Гордона Уилсона Велосипедная наука), и ваш тормозной путь будет намного больше.

Дисковые тормоза работают ближе к ступице, поэтому им необходимо применять большее тормозное усилие, которое может вызвать нагрузку на вилки и спицы, и они оба тяжелее (что может повлиять на управляемость велосипеда) и механически сложнее, но они имеют тенденцию к быть более эффективным в сырую погоду и грязь.

Просмотрите интернет-форумы о велосипедах, и вы найдете самые разные мнения о том, какой тип тормозов лучше всего подходит для разных типов велосипедов, местности и погодных условий. Некоторым людям нравятся дисковые тормоза, потому что они делают велосипед лучше; другим нравятся ободные тормоза, потому что они такие простые и понятные.

Рисунок: Тормоза дисковые (упрощенные). Когда вы нажимаете тормозной рычаг, трос или гидравлическая линия (желтый) воздействуют на суппорты (синие), которые прижимают тормозные колодки к диску, который называется ротором (красный), прикрепленным к колесу. Поскольку суппорты прикреплены к одной из вилок (серые), а тормозная сила должна проходить через спицы (черные), чтобы остановить колесо, дисковые тормоза подвергают вилки и спицы гораздо большей нагрузке, чем ободные тормоза.

Как работают велосипедные шины

Трение между резиновыми шинами также работает в ваших интересах и дорога, по которой вы едете: это дает вам сцепление, которое делает ваш велосипед легче контролировать, особенно во влажные дни.

Как и автомобильные шины, велосипедные шины не сделаны из цельной резины: они имеют внутренняя трубка заполнена сжатым (сжатым) воздухом. Это означает, что они легче и более упругий, что обеспечивает более комфортную езду. Пневматические шины, как их называют, были запатентованы в 1888 году шотландской изобретатель Джон Бойд Данлоп.

У разных видов велосипедов разные шины. Гоночные велосипеды имеют узкие гладкие шины, рассчитанные на максимальную скорость. (хотя их "тонкий" профиль дает им более высокое сопротивление качению), а у горных велосипедов есть более толстые и прочные шины с более глубоким протектором, большим контактом резины с дорогой и лучшим сцеплением (хотя, будучи шире, они создают большее сопротивление воздуха).

Почему одежда имеет значение

Трение - отличная вещь для тормозов и шин, но это менее приветствуется в другой форме: как сопротивление воздуха, которое замедляет вас. Чем быстрее вы идете, тем больше сопротивление становится проблема. На высоких скоростях гонка на велосипеде похожа на плавание через воду: вы действительно можете почувствовать, как воздух толкает вас и (как мы уже видели) вы тратите около 80 процентов своей энергии на преодоление сопротивления. Теперь велосипед хорош тонкий и обтекаемый, но тело велосипедиста намного толще и шире.На практике тело велосипедиста создает вдвое больше сопротивления, чем их велосипед. Вот почему велосипедисты носят обтягивающую одежду из неопрена и заостренные шлемы для оптимизации и минимизации потерь энергии.

Фото: Гоночные велосипеды имеют два комплекта руля. Внутренний руль позвольте гонщикам уменьшить сопротивление воздуха, прижав локти ближе друг к другу. Фото Бена А. Гонсалеса любезно предоставлено ВМС США.

Вы могли не заметить, но рули велосипеда - это рычаги. тоже: более длинный руль обеспечивает рычаг, облегчающий поворот переднее колесо.Но чем шире вы расставляете руки, тем большее сопротивление воздуха вы создаете. Вот почему у гоночных велосипедов есть два набора рулей, чтобы велосипедист занимает лучшую, наиболее обтекаемую позу. Есть обычные, внешний руль для рулевого управления и внутренний для удержания за Прямо. Использование этих внутренних рулей заставляет руки велосипедиста гораздо более плотное и обтекаемое положение. Большинство велосипедистов теперь носят шлемы как из соображений безопасности, так и из соображений безопасности. аэродинамика.

Велосипеды - это физика в действии

Давайте кратко подведем итог с помощью простой диаграммы, которая показывает все эти различные элементы науки о циклах в действии:

.

Мой опыт путешествия на складном велосипеде

Колеса велосипеда и человеческий разум, возможно, вращаются в одном ритме. Психическая и физическая стимуляция, возможно, является приманкой, которая заставляет людей двигаться вперед. Человеческий разум может справиться со многими вещами, но скука не входит в их число. Я не знаю никого, кому когда-либо было бы скучно во время езды на велосипеде. Скорость велосипеда и скорость мысли текут в тандеме: внутренний диалог, впечатления, воспоминания и колеса вращаются в унисон.

Велосипед - идеальная машина для путешествий. Он достаточно быстрый, чтобы преодолевать большие расстояния, достаточно медленный, чтобы действительно испытать путешествие, достаточно легкий для переноски и достаточно универсальный, чтобы отправиться куда угодно.

Но автобусы, поезда, метро и такси тоже довольно крутые.

Складной велосипед Dahon

Кстати, при перемещении по этому миру у каждого вида транспорта есть свое место. Я хочу иметь доступ к любому виду транспорта, который, по моему мнению, будет лучшим в любой ситуации, в которой я нахожусь.Я хочу иметь возможность плавно переходить от велосипеда к поезду к автобусу и обратно к велосипеду.

Проблема в том, что если вы решите кататься на велосипеде, это будет. . . обязательство. Зачастую использование других видов транспорта с большим старым велосипедом в качестве багажа вызывает затруднения (разной степени), невозможность или дополнительные расходы.

Больше всего меня беспокоило то, что я всегда был привязан к велосипеду на большие расстояния, что я автоматически отказывался от возможности легко запрыгнуть в автобус, поезд или автостоп, когда у меня возникло желание добраться куда-нибудь немного быстрее - или даже когда я просто хотел немного перепутать распорядок дня.

Примерно полтора года назад я начал экспериментировать со складными велосипедами.

Проблема решена.

Складывается и легко переносится

Складной велосипед, который я начал использовать, был сделан Dahon. Я не знаю модели и производителя, но у него 20-дюймовые колеса, и, помимо узловатых шин, это более или менее стандартный китайский складной велосипед. Я заплатил за это около 150 долларов.

С тех пор я катался на этом велосипеде по всему Китаю: Внутренняя Монголия, Хэнань, Хэйлунцзян, Пекин, Тяньцзинь, Шанхай, Цзянсу, Аньхой.

Когда мне хотелось кататься между местами, я ехал; когда мне хотелось сесть в автобус или поезд, я складывал велосипед, складывал его как багаж, и ехал . Универсальность, которую дал мне этот тип велосипеда, не имела себе равных ни у одного другого независимо управляемого транспортного средства, которое я когда-либо использовал.

Я бы сказал, что складной велосипед близок к идеальной машине для бродяг. Многие путешественники ездили на этих велосипедах в гораздо более обширные путешествия, чем я:

Хайнц Штуке, немец, который ездил на велосипеде последние 52 года по каждой стране мира, теперь использует складной велосипед.Если самый путешествующий велосипедист в мире пользуется этим видом велосипеда, он должен иметь довольно большие преимущества.

По словам человека, который хотел увидеть все, Хайнца Штуке:

В июне 2004 года я приобрел 7-скоростную карманную ламу складного велосипеда. Мне нужен был складной велосипед, который можно было бы поместить в небольшие самолеты или корабли, чтобы добраться до отдаленных территорий. До этого я мог путешествовать на своем велосипеде (поезд, корабли и т. Д.) Без дополнительных затрат, но примерно в 2004 году авиакомпании начали взимать плату за велосипеды, и в тот день, когда меня попросили заплатить 500 фунтов в Лондоне, чтобы поставить велосипед в самолете я подумал: «Достаточно, я должен найти решение.”

В сентябре 2009 года английская велосипедная компания Brompton подарила мне один из своих складных велосипедов - шестиступенчатый Brompton M6R. Я хочу установить рекорд путешествий по большинству мест в мире и надеюсь получить Книгу рекордов Гиннеса, что подтвердит меня как первого человека, побывавшего во всех странах мира. Несомненно, благодаря этому велосипеду, который я могу полностью сложить и незаметно охранять в любом маленьком месте, я надеюсь, что смогу добраться до самых отдаленных и труднодоступных мест.

Помимо универсальности и портативности, есть еще одно преимущество использования некоторых типов складных велосипедов:

Поперечина находится низко в раме, и вы можете ставить на нее свое снаряжение (смотрите видео ниже).

Я обнаружил это почти случайно, когда некоторое время назад совершал 80-километровую погребальную прогулку по фабрике-ландии реки Янцзы. Я пробыл в этой поездке более 5 часов, я сломал одну педаль, а другую сломал. Все шло плохо, и у меня не было настроения, чтобы мой рюкзак тянул мышцы спины, издавая непрерывный гул слабой боли.Почти в ярости я скинул рюкзак со спины, обернул его ремнями вокруг ручек (что на складном велосипеде представляет собой простую Т-образную штуковину) и привязал его.

Сработало. Нижняя часть сумки лежала на раме, и ремни на руле удерживали ее там.

Велосипед складной в поезде

Это сразу стало моим стандартным способом транспортировки снаряжения на этом велосипеде: без багажников, без стойки для снаряжения, я просто складываю свой багаж на раме между ног и привязываю его туда.Это помещает вес моего снаряжения на велосипед между двумя колесами , что сохраняет все в равновесии, что дает значительные преимущества в производительности.

Кстати, одна из вещей, которая всегда меня мучила при использовании обычных велосипедов с корзинами, заключалась в том, что задняя часть велосипеда неизменно была намного тяжелее передней. Добавьте к этому тот факт, что большая часть моей мощности также была распределена на заднем колесе, и у меня всегда оставались очень неуравновешенные машины. Однажды в Исландии из-за отсутствия равномерного распределения веса задние диски погнулись.

Но я не беспокоюсь о распределении веса на складном велосипеде, поскольку поперечная перекладина сидит настолько низко, что я могу положить на нее шестерню. У меня еще никогда не было необходимости в этом, но я полагаю, что мог бы построить какую-то съемную полку для перевозки снаряжения над этой центральной областью, чтобы увеличить ее грузоподъемность.

Помимо универсальности, портативности и возможности переноски, складной велосипед имеет еще одно преимущество:

Обычно они устроены так, что вы сидите на них более вертикально и прямо, поэтому вам не нужно ездить на них, сгорбившись, сидя на своем внутреннем члене.Я не буду вдаваться в подробности о том, какое влияние может оказать езда на стандартном велосипеде со стандартным сиденьем на эту часть тела чувака, но это то, о чем вы неизменно начинаете думать в какой-то момент во время долгого велосипедного путешествия.

Когда вы сидите на складном велосипеде, ваша спина может располагаться более вертикально, под углом 90 градусов к поперечине, что позволяет вам немного больше сидеть, опираясь на копчик, экономя трубку для человека.

Для женщин? Что ж, я здесь не совсем уверен, но думаю, что применим тот же принцип:

У женщин Dr.По словам Гольдштейна, одни и те же артерии и нервы нагружают клитор во время полового акта. Он добавил, что женщин-велосипедистов мало изучили, но они, вероятно, страдают теми же травмами.

По сути, это феномен унисекс, причины и следствия те же:

Поскольку низкий руль заставляет вас наклоняться вперед, увеличивая наклон таза и оказывая большее давление на гениталии, это опасное положение для езды, хотя и более аэродинамическое.Общий вывод: низкий руль «оказывает вредное воздействие на тазовое дно женщины», но более высокий руль может увеличить сопротивление ветра и снизить скорость всадника.

Если вы надолго раздавите гениталии, это дерьмо начнет давать сбои. Если вы едете на велосипеде на большие расстояния - т. Е. По миру - вы будете проводить невероятное количество времени в седле. Стоит задуматься над тем, на чем вы на самом деле сидите.

В частности, складные велосипеды, как правило, имеют руль, которые расположены выше по сравнению с высотой сиденья, чем у стандартного велосипеда, что избавляет от необходимости наклоняться вперед и раздавить мусор.

Хотя это вертикальное положение повлияет на производительность.

.

Правила для велосипедистов (с 59 по 82) - Правила дорожного движения - Руководство

Правила для велосипедистов, включая обзор, перекрестки дорог, перекрестки с круговым движением и переход через дорогу.

Эти правила дополняют правила следующих разделов, которые применяются ко всем транспортным средствам (кроме участка автомагистрали). См. Также Вы и ваш велосипед.

Обзор (правила с 59 по 71)

Правило 59

Одежда. Надо носить

  • Велошлем, соответствующий действующим нормам, правильный размер и надежно закрепленный
  • соответствующая одежда для езды на велосипеде.Избегайте одежды, которая может запутаться в цепи, колесе или заслонить свет.
  • Светлая или флуоресцентная одежда, помогающая другим участникам дорожного движения видеть вас при дневном и плохом освещении
  • Светоотражающая одежда и / или аксессуары (ремень, повязка на руку или щиколотку) в темноте.

Правило 59: Помогите себе быть увиденным

Правило 60

Ночью ваш велосипед ДОЛЖЕН иметь белые передние и красные задние фонари.Он ДОЛЖЕН также быть оснащен красным задним отражателем (и янтарными отражателями для педалей, если они произведены после 1.10.85). Белые передние отражатели и отражатели на спицах также помогут вам быть заметными. Мигающие огни разрешены, но велосипедистам, которые едут в районах без уличного освещения, рекомендуется использовать устойчивый передний фонарь.

Закон RVLR , правила 13, 18 и 24

Правило 61

Велосипедные маршруты и другие объекты. Используйте веломаршруты, расширенные стоп-линии, велосипедные боксы и переходы на туканах, если это не опасно в то время.Использование этих средств не является обязательным и будет зависеть от вашего опыта и навыков, но они могут сделать ваше путешествие более безопасным.

Правило 62

Велосипедные дорожки. Обычно они располагаются вдали от дороги, но иногда их можно встретить у пешеходных дорожек или тротуаров. Велосипедисты и пешеходы могут быть разделены или они могут находиться в одном пространстве (без разделения). При использовании отдельных дорожек ДОЛЖЕН оставаться в стороне, предназначенной для велосипедистов, поскольку пешеходная сторона остается тротуаром или пешеходной дорожкой.Будьте осторожны, проезжая мимо пешеходов, особенно детей, пожилых людей или людей с ограниченными возможностями, и оставляйте им достаточно места. Всегда будьте готовы снизить скорость и при необходимости остановиться. Будьте осторожны рядом с перекрестками, так как вам может быть трудно видеть других участников дорожного движения, которые могут вас не заметить.

Закон HA 1835 раздел 72

.

велосипед | Определение, история, типы и факты

Велосипеды-предшественники

Историки расходятся во мнениях об изобретении велосипеда, и многие даты оспариваются. Скорее всего, никто не может считаться изобретателем, и что велосипед развился благодаря усилиям многих. Хотя Леонардо да Винчи приписывают зарисовку велосипеда в 1492 году в его Codex Atlanticus , рисунок был обнаружен как подделка, добавленная в 1960-х годах. Другой предполагаемый предок велосипеда, vélocifère или célérifère 1790-х годов, был быстрым конным экипажем, который не считается предшественником велосипеда.

Draisiennes, лошади-любители и другие велосипеды

Первой двухколесной машиной с приводом от всадника, о которой есть неопровержимые доказательства, была модель draisienne , изобретенная бароном Карлом фон Драйсом де Зауэрбруном из Германии. В 1817 году он проехал на нем 14 км (9 миль), а в следующем году выставил его в Париже. Хотя фон Дрейс назвал свое устройство Laufmaschine («беговая машина»), более популярными названиями стали draisienne и velocipede .Машина была сделана из дерева, и сидящий всадник двигался, гребя ногами по земле. Балансовая доска поддерживала руки всадника. Хотя фон Дрейсу были предоставлены патенты, копии вскоре стали производиться в других странах, включая Великобританию, Австрию, Италию и США.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Денис Джонсон из Лондона купил draisienne и в 1818 году запатентовал улучшенную модель как «прогулочную коляску».В следующем году он произвел более 300 лошадей, и они стали широко известны как лошади-любители. Они были очень дорогими, и многие покупатели были представителями знати. Карикатуристы называли эти устройства «модными лошадьми», а всадников иногда публично высмеивали. Конструкция вызвала проблемы со здоровьем, и езда оказалась непрактичной, за исключением гладких дорог. Производство Джонсона закончилось всего через шесть месяцев. Краткий draisienne - увлечение лошадьми-хобби не привело к устойчивому развитию двухколесных транспортных средств, но фон Дрейс и Джонсон установили, что машины могут оставаться сбалансированными во время движения.В течение следующих 40 лет большинство экспериментаторов сосредоточились на трех- и четырехколесных велосипедах с приводом от человека.

Педали и педали: электрические велосипеды

Есть свидетельства того, что небольшое количество двухколесных машин с задними педальными приводами было построено на юго-западе Шотландии в начале 1840-х годов. Киркпатрик Макмиллан, кузнец из Дамфрисшира, чаще всего ассоциируется с ними. Говорят, что в 1842 году он проехал 40 миль (64 км) до Глазго, хотя документация вызывает затруднения.Гэвин Далзелл из Лесмахагоу, вероятно, построил похожую двухколесную машину в середине 1840-х годов и, как говорят, эксплуатировал ее много лет. Это может быть сильно отреставрированная машина в Транспортном музее Глазго. У него деревянные колеса и железные диски. Ноги всадника раскачивались педалями вперед и назад, перемещая пару стержней, соединенных с кривошипами на задних колесах. Томас Макколл, еще один шотландец, построил аналогичные машины в конце 1860-х годов. Документы указывают на то, что Александр Лефевр из Сен-Дени, Франция, в 1842 году построил двухколесный велосипед, приводимый в движение педалями, соединенными с кривошипами на заднем колесе.Лефевр взял с собой велосипед, когда иммигрировал в Калифорнию в 1861 году, и он до сих пор хранится в Историческом музее Сан-Хосе. Ни шотландские машины, ни машины Лефебвра не использовались в коммерческих целях, и нет никаких свидетельств того, что они способствовали дальнейшему развитию.

Слово «велосипед » вошло в употребление в Европе в 1868 году, чтобы заменить громоздкое vélocipède de pedale . Первый велосипед, приводимый в действие педалями, установленными на переднем колесе, был построен в Париже в начале 1860-х годов, но нет убедительных доказательств, подтверждающих, кто задумал применить педали к переднему колесу или кто это сделал.Есть свидетельства того, что французский механик Пьер Лаллеман построил и продемонстрировал такую ​​машину в Париже в середине 1863 года. В то время он работал на М. Штромайера, парижского производителя колясок для детей и инвалидов. Лаллемент взял вместе с ним детали для улучшенного велосипеда, когда он отправился в Соединенные Штаты в 1865 году, и он завершил свой новый велосипед veloce в Ансонии, штат Коннектикут. Хотя патент США был выдан в 1866 году, производитель не мог быть включен в список, и Лаллеман вернулся во Францию ​​где-то в 1868 году.В том же году французские велосипеды, построенные Michaux et Cie. (Компания, которая производила замки для тележек), начали повальное увлечение в Америке, и Лаллеман смог продать свой патент американскому предпринимателю Кэлвину Витти за 2000 долларов. Скоро это будет иметь последствия для американской промышленности.

Пьер Мишо и его сын Эрнест представили свой велосипедный велосипед с педальным приводом в 1860-х годах. Лучшее свидетельство указывает на то, что они построили его в Париже в начале 1864 года (а не в 1861 или 1855 году, как утверждается во многих историях), а еще несколько были построены в 1865 и 1866 годах.Некоторые из них имели рамы из ковкого чугуна, видимо, в ожидании массового производства. Шатуны и педали были прикреплены к переднему колесу диаметром от 86 до 91 см (от 34 до 36 дюймов). Заднее колесо стало немного меньше. Хотя компания не подавала претензий на базовую конструкцию, в апреле 1868 г. она запатентовала ряд улучшений.

.

Смотрите также

Возврат к списку