Texniki kurs yaxşı döngələrdə əyilmə bacarıqları tələb edir. Bəs fizikaya görə, göyərtəyə çatmazdan əvvəl velosipedinizi nə qədər uzaqlaşdıra bilərsiniz?
Alimlər köhnə penni farthing günlərindən bəri velosipedin balansını nəyin yaratdığını çaşdırırlar. Bir çox mütəxəssis bu fırlanan halqaların velosipedi giroskop kimi aparmasını təklif etdi, lakin bu o qədər də sadə deyil. Nottingem Universitetindən olan bir qrup mühəndis velosipedin hərəkətinə təsir edən 25 ayrı dəyişəni müəyyən edərək, “Sadə bir izahat mümkün görünmür, çünki yalın və sükan arxası giroskopik presessiya, yanal yer reaksiyası qüvvələri də daxil olmaqla, təsirlərin kombinasiyası ilə birləşir. ön təkərdə, sükan oxunun arxasında qalan yerlə təmas nöqtəsi, cazibə qüvvəsi və ətalət reaksiyaları…'
Məlum olan odur ki, velosiped təxminən 14 km/saat (9 mil/saat) sürətlə hərəkət etdiyi müddətdə sürücünün iştirakı olmadan dik qala bilər. Amma yenə də alimlər bunun səbəbini izah edə bilmirlər.
Bunun fonunda, döngənin əlavə ölçüsünü atın və asf alta çatmazdan əvvəl döngə zamanı əyilə biləcəyiniz bucağı hesablamaq aydındır ki, mürəkkəb bir işdir. Düzgün şəraitdə 45° bucaqları görmək mümkündür, lakin biz bu nöqtəyə necə çata bilərik?
“Biz bilirik ki, velosiped və sürücü üzərində hərəkət edən üç real qüvvə var,” ABŞ-ın Cənub-Şərqi Luiziana Universitetində həvəskar velosipedçi və fizika üzrə dosent Rhett Allain deyir.
‘Velosipedi və sürücünü aşağı itələyən cazibə qüvvəsi var; "normal" qüvvə adlandırdığımız yuxarı qalxan yol var və velosipedi hərəkət etdiyi dairəvi yolun mərkəzinə doğru itələyən sürtünmə qüvvəsi var.'
Saxta qüvvə
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi də var."Bunun təsiri var, lakin bu, saxta bir qüvvədir" deyir Allain. Bir çox fizik iddia edir ki, mərkəzdənqaçma qüvvəsi mövcud deyil və sadəcə olaraq mərkəzdənqaçma qüvvəsinin olmamasıdır – velosipedi orbitdə saxlamaq üçün peykin içəriyə doğru çəkdiyi cazibə qüvvəsinə bənzər dairədə hərəkətini təmin edən içəriyə doğru çəkən qüvvə.
F=mv2/r tənliyi ilə hesablanır, burada F mərkəzdənqaçma qüvvəsidir (Nyuton), m velosipedin və sürücünün kütləsidir (kq), v sürət (m/s) və r küncün metrlə radiusudur.
Massaçusets Texnologiya İnstitutunun mühəndislik üzrə fəxri professoru David Wilson deyir “Dönmənin fizikası ondan ibarətdir ki, siz bunu radial olaraq içəriyə doğru sürətləndirməklə edirsiniz ki, bu da mərkəzdənqaçma qüvvəsinə bərabərdir.
‘Güc təkərlərdən gəlməlidir. Velosiped elə əyilməlidir ki, təkərdən gələn reaksiya və radial qüvvənin birləşməsi velosipedin və atlının nəticədə yaranan gücünə uyğun olsun.’
Həmçinin, nə qədər uzağa söykənə biləcəyiniz üçün əsas olan sürtünmə əmsalıdır, bu iki cisim arasındakı sürtünmə qüvvəsi ilə onlara tətbiq olunan qüvvənin nisbətidir – bu halda təkər və asf alt.
Əksər quru materialların sürtünmə dəyərləri 0,3 ilə 0,6 arasındadır, halbuki asf alt ilə təmasda olan rezin bir ilə iki arasında bir rəqəm yarada bilər. Səthlər bir-birinə nisbətən hərəkət etdikdə – velosiped sürməyə görə – bu rəqəm bir qədər azalır.
Velosipedin dik qalması üçün yan qüvvə (mərkəzdənqaçma) sürtünmə əmsalına bərabər olmalıdır və bu rəqəm təəccüblü dərəcədə böyük ola bilər. Məsələn, 20 m radiuslu döngədə 20 mil/saat sürətlə hərəkət edən 10 kq ağırlığında velosiped sürən 70 kq ağırlığında olan sürücü 316 Nyuton mərkəzdənqaçma qüvvəsi yaşayır.
Bu qüvvə təkərlər tərəfindən yaradılmalıdır və bu qüvvə olmasaydı, velosiped və sürücü sadəcə olaraq düz bir xətt üzrə hərəkət edəcəkdilər.
Bütün kitabı dolduracaq bəzi təsir edici triqonometrik hesablamalardan istifadə edərək, sürtünmə əmsalı maksimum əyilmə bucağının tangens funksiyasına bərabərdir.
'Sürtünmə əmsalı aşıldığında təkər sürüşəcək,' Aberystwyth Universitetinin idman elmləri üzrə müəllimi Marko Arkesteijn deyir. 'Bu, sürtünmə qüvvəsinin artması [məsələn, küncdən keçən xəttin sıxılması səbəbindən] və ya normal qüvvənin azalması [məsələn, yolda çökmə səbəbindən] ola bilər.'
Sürtünmə əmsalı da səthin dəyişməsinə görə dəyişə bilər. Buna görə də ağ xətt üzərində döngələr təhlükəli ola bilər. Arkesteijn deyir: "Bu, xüsusilə yaş üçün doğrudur". 'Boya daha az məsaməli olduğundan su dağılmır.'
Sürücünün çəkisi
Məsələləri daha da çətinləşdirmək üçün sürücünün çəkisi məsələsidir. Arkesteijn deyir: "Fizika baxımından daha kiçik uşaqlar daha çox söykənə bilməlidirlər". 'Onlar adətən daha çevik olurlar, bu da kömək edir.'
Allain o qədər də dəqiq deyil, belə deməyə əsas verir ki, sürücünün çəkisi "bir az" önəmli olsa da, daha böyük əhəmiyyət kəsb edən sürücü-plus-velosipedin kütlə mərkəzidir.
“Nəhayət, bu, ən vacib amildir” deyir. Daha ağır atlılar, xüsusən də pro pelotonda daha uzun sürənlər olurlar, yəni çərçivə ölçüləri daha böyük və kütlə mərkəzi daha yüksəkdir. Yol şəraitini də nəzərə almaq lazımdır. Həddindəsinizsə, yoldakı zərbə dartma qabiliyyətinin itirilməsinə və yıxılmağa səbəb ola bilər.
BK yolları bəzən materik Avropalı əmiuşağılarımızın yollarından daha sıx olur, çünki onlar yağışı udmaq və sürüşkən səthin qarşısını almaq üçün daha məsaməli olurlar. Ona görə də yollarımız daha kobuddur. Lakin şaxtanın zədələnməsi səbəbindən onlar tez-tez daha qabarıq və daha pis vəziyyətdə olurlar, buna görə də Fransada quru havada velosiped sürmək və avtomobil sürmək nə üçün tam bir sevincdir.
Bütün bunlardan sonra maksimum əyilmə bucağı nə qədərdir? Mexanika və mühəndislik professoru Cim Papadopulos üçün, son bir faktoru - izi atana qədər buna cavab vermək mümkün deyil.
Bu, sükan borusundan yerə doğru proyeksiya edilən xəyali bir xəttdir. Bu nöqtə təkərin yerlə təmas nöqtəsinin qarşısındadırsa, o, "müsbət" sayılır və daha sabitdir. Velosipedin arxadan aşmaq ehtimalı daha yüksəkdir. Siz əyildikcə iz azalır.
'Velosipedçilər müsbət cığır bölgəsində qalmağa meyllidirlər və 45° arıqlığı keçmirlər, 'deyir. “Adətən daha az olur, baxmayaraq ki, dönmə 5 m radiusdan çox olduqda, 45°-yə çata bilərsiniz. Bunun səbəbi cığırın daha az problemə çevrilməsidir – sonra biz dartma məsələsinə qayıdırıq.’
Beləliklə, 45° sürətli, geniş, yaxşı səthli döngədə mümkündür, lakin bu qədər çox dəyişənlə, təəssüf ki, qəti cavab yoxdur. Nə qədər arxalana biləcəyiniz sınaq və (inşallah çox ağrılı deyil) səhvdir.
