De La Frecventa de Pedalare La Viteza ... [PDF]

Zitiervorschau

Liceul Teoretic „Mihai Eminescu”

Proiect la fizică „De la frecvența de pedalare la viteza de mișcare a bicicletei”

Efectuat de: Chitoroagă Rodrigo,elev în clasa a X-a „U”

Plan de Idei: 1.Generalități 2.Scurt istoric 3.Tipuri de biciclete 4.Caracteristici principale 5.Principiul de lucru și tehnologia din spatele dispozitivelor 6.Bibliografie

Generalități: O bicicletă este un vehicul terestru mic,alimentat de om,cu un scaun,două roți,două pedale și un lanț metalic conectat la roți dințate de pe pedale și roata din spate. Un cadru conferă bicicletei rezistență, iar celelalte părți sunt atașate de cadru.Numele provine din aceste două cuvinte - prefixul „bi-” însemnând două și sufixul „-ciclul” care înseamnă roată.Este alimentat de o persoană care călărește deasupra,care împinge pedalele cu picioarele. Forma de bază și configurația unei biciclete tipice în poziție verticală nu s-au schimbat prea mult de când primul model cu tracțiune în lanț a fost dezvoltat în jurul anului 1885.Cu toate acestea a existat o mare dezvoltare și îmbunătățire a multor detalii pe bicicletă,mai ales de la introducerea materialelor moderne și a proiectării asistate de calculator.Acest lucru a făcut posibilă și multe tipuri diferite de modele speciale pentru diferite tipuri de ciclism. Invenția bicicletei a avut un impact enorm asupra societății,atât în ​ceea ce privește cultura,cât și metodele industriale moderne.Mai multe componente care au jucat un rol important în dezvoltarea mașinii au fost inițial dezvoltate pentru bicicletă,inclusiv rulmenți cu bile,anvelope,lanțuri cu role și roți cu suspensie. Ciclismul,este un mod important de a călători în mai multe părți ale lumii. Cel mai popular tip de ciclism este ciclismul utilitar Este, de asemenea,o recreere obișnuită,o formă bună de exerciții cu impact redus și un sport popular. Cursele de biciclete sunt cel de-al doilea sport de spectatori din lume. Bicicleta folosește mai puțină energie pe kilometru decât orice alt transport uman.

Scurt istoric: În 1817, un profesor german,baronul Karl von Drais,a creat prima bicicletă cu două roți.Era din lemn și avea două roți.Roata din față ar putea fi rotită folosind ghidonul pentru a conduce bicicleta.Cu toate acestea,nu avea pedale,așa că călărețul ar trebui să-și împingă picioarele pe pământ pentru a-l face să se miște. În anii 1860, inventatorii francezi au adăugat pedale la roata din față.Cu toate acestea, a fost nevoie de mult efort pentru a întoarce pedalele.Mai târziu, inventatorii au fabricat biciclete doar din metal și au făcut roata din față foarte mare,oferind o viteză mai mare.Acest design a fost denumit bicicleta penny-farthing.Cu toate acestea,a fost dificil de condus,deoarece putea cădea ușor și biciclistul ar cădea departe. În 1885 a fost inventată bicicleta de siguranță.Aceasta avea două roți de aceeași dimensiune,astfel încât biciclistul să poată sta la o înălțime mai mică.A fost numită bicicleta de siguranță.Când se oprește,biciclistul poate pur și simplu să coboare un picior în loc să se dea jos complet.În loc să pedaleze și să direcționeze cu roata din față,bicicleta de siguranță conduce cu roata din față,în timp ce pedalele rotesc roata din spate folosind un lanț.Frânele acționate de pârghii manuale pe unele biciclete au sporit,de asemenea,siguranța. În 1888,inventatorul scoțian John Boyd Dunlop a reinventat un tip de anvelopă care era umplută cu aer.Acest lucru a făcut bicicletele de siguranță mai confortabile.Curând,roata liberă a fost inventată.Au fost inventate frâne de mână mai bune și un alt tip de frână care ar putea opri bicicleta dacă pedalele ar fi întoarse înapoi.Invențiile ulterioare au inclus frâne mai bune și trepte de viteză care au făcut ca ciclismul pe dealuri să fie mult mai ușor.În acest timp, bicicleta a devenit foarte populară.

Tipuri de biciclete: Bicicleta de oraș se face pentru navetism în orașe.Are un scaun confortabil,dar este greu.Are lumini față și spate și un clopot și suporturi pentru mărfuri mici.Are apărătoare de noroi pentru a împiedica apa și noroiul să stropească biciclistul. Pilotul stă în poziție verticală pentru confort și direcție ușoară în trafic. Bicicleta de munte este folosit pentru mersul pe drumuri accidentate. Au multe viteze (de obicei mai mult de 20), anvelope largi și roți puternice.Anvelopa este special conceput pentru a merge fără probleme pe dealuri, iarbă și munți. Diferența dintre bicicleta unei femei și alte biciclete este locația tubului superior. Când femeile au început să meargă cu bicicleta, purtau fuste lungi. Producătorii de biciclete au schimbat locația tubului superior pentru a facilita femeilor să se așeze pe ele în timp ce poartă o fustă. Bicicleta tandem se face pentru două persoane. Are două perechi de pedale. Cicliștii stau unul în spatele altuia. Primul ciclist conduce bicicleta. Există biciclete pentru trei și mai mulți oameni. Bicicletele pliabile pot fi depozitate cu ușurință într-un loc mic sau pot fi transportate pe distanțe lungi pe un avion sau alte mijloace de transport în comun. Bicicletele electrice au motoare electrice, de obicei în interiorul butucului roții din față sau din spate. Puteți alege să mergeți numai cu motorul, sau doar cu pedale sau cu ambele împreună. Bicicletă rutieră are de obicei roți înguste, cu o lățime mai mică de 2,5cm cu un cadru mult mai ușor decât o bicicletă montană.Bicicletele rutiere sunt eficiente pe distanțe mai mari.

Caracteristici principale: ●

Cadrul:

Aproape toate bicicletele moderne au cadrul în formă de romb, format din două triunghiuri: unul în față și celălalt în spate. Materialele folosite trebuie să fie rezistente și ușoare. Începând cu anul 1930 s-au folosit aliaje din fier (oțel), mai apoi prin anii 1980 au devenit comune cadrele din aliaje de aluminiu,iar în prezent sunt disponibile cadre mai scumpe din titan sau din materiale plastice armate cu fibre de carbon.

●

Ghidonul:

Ghidonul bicicletei poate fi din oțel,din aliaje de aluminiu sau din plastic armat cu fibre de carbon. Din punctul de vedere al formei, ghidoanele pot fi drepte sau curbate.

●

Furca:

Este subansamblul care se fixează, printr-o articulație, de cadrul bicicletei. În interiorul furcii se fixează roata din față a bicicletei. Există două categorii mari de furci: cu amortizor și fără amortizor. Furcile cu amortizor se folosesc la bicicletele care circulă pe teren accidentat.Amortizorul furcii poate fi reglabil sau nereglabil.

●

Roțile:

La bicicletele pentru adulți, roțile au de obicei diametrul de 26".Alte diametre frecvent întâlnite la roțile de bicicletă sunt 24", 27'5", 28" și 29".Componentele unei roți de bicicletă sunt butucul, spițele, janta,anvelopa și camera. Roțile de bicicletă au de obicei 24, 32 sau 36 de spițe.

● Pedalele: O parte importantă în circulatia bicicletei care pune in miscare rotile bicicletei.Piciorul omului actioneaza cu o anumită forță asupra pedalelor și ele la rândul lor acționează asupra roților și alte parti ale bicicletei .

●

Lanțul:

Servește la transmiterea mișcării de la pedale la roată din spate.În partea din față,lanțul este antrenat de foaia de antrenare,iar în partea din spate,lanțul antrenează un pinion fixat pe butucul roții din spate.

●

Pinioanele:

Pentru transmiterea mișcării de la pedale la roata din spate,o componentă foarte importantă este pinionul sau setul de pinioane.Pinionul sau setul de pinioane se montează pe butucul roții din spate.Dacă bicicleta are mai multe pinioane,acestea pot fi patru sau cinci , șase, șapte, opt sau nouă la majoritatea bicicletelor moderne dar pot ajunge până la un număr de zece sau unsprezece la bicicletele de viteză.Din punctul de vedere al modului de fixare,pinioanele pot fi pe filet sau pe casetă.Pinioanele cele mai des întâlnite au între 13 și 28 de dinți.

● Schimbătoarele: Ajută la schimbarea vitezelor pentru pedalarea mai ușoară sau mai rapidă,în funcție de preferințe sau de teren.Se mai numesc deraioare.Există schimbătoare pentru pinioane și schimbătoare pentru foi.

●

Frânele:

Servesc la reducerea vitezei de deplasare și la oprirea bicicletei. Din punct de vedere constructiv, frânele sunt de mai multe tipuri: frâne tip clește,frâne pe disc, care pot fi mecanice sau hidraulice, frână de picior.Bicicletele pot avea frâne pe disc pe cele două roți, sau pot avea pe o roată frâna tip ,iar pe cealaltă roată - frână disc. Din punctul de vedere al sistemului de acționare,frânele pe disc pot fi mecanice sau hidraulice.

● Șaua: Este "scaunul" bicicletei. La unele biciclete destinate competițiilor sportive, cum ar fi cele de "trial", șaua poate lipsi.

Principiul de lucru ●

Roata:

O roată de bicicletă și puntea pe care o întoarce este un exemplu de mașină simplă. Va acumula forța (viteza) în funcție de modul în care o rotiți. Roțile pentru biciclete sunt de obicei mai înalte decât majoritatea roților pentru mașini. Cu cât roțile sunt mai înalte, cu atât vă înmulțesc viteza atunci când întoarceți puntea.Roțile vă susțin în cele din urmă întreaga greutate, dar într-un mod foarte interesant. Dacă roțile de bicicletă ar fi complet solide, s-ar prăbuși în timp ce te așezi pe scaun și te-ai împinge înapoi pentru a te sprijini. Cu toate acestea, roțile majorității bicicletelor sunt formate prin utilizarea unui butuc puternic cu jantă subțire și mai multe spițe. Bicicletele au roți cu spițe pentru a le face puternice și ușoare și pentru a reduce rezistența.

●

Schimbătoarele:

Angrenajele legate de lanț fac mașina să meargă mai repede sau ușurează pedala. Angrenajele sunt, de asemenea, un exemplu de mașină simplă. Angrenajele pot face o diferență incredibilă în ceea ce privește viteza ta. Să presupunem că raportul de transmisie pe o bicicletă de curse este de 5: 1. Aceasta înseamnă că o singură rotire a pedalelor vă va alimenta la aproximativ 35 de picioare pe stradă.Forța utilizată de pedalare permite angrenajelor unei biciclete să rotească roata din spate. Pe măsură ce roata din spate se rotește, anvelopa folosește frecarea pentru a prinde zona și a muta bicicleta în direcția dorită.Bicicletele folosesc foarte bine cei mai puternici mușchi din corpul nostru,mușchiul picioarelor.

● Frânele: Multe bicilete încă folosesc frâne tradiționale cu jante acționate de etrier cu pantofi.Când apăsați manetele de frână, o pereche de pantofi de cauciuc se fixează pe janta interioară metalică a roților din față și din spate. În timp ce saboții de frână se freacă ferm de roți, aceștia transformă energia cinetică în căldură, ceea ce are ca efect încetinirea.

Concluzie: Putem spune deci că,cu cât biciclistul pedalează mai rapid,cu atât viteza va fi mai mare,dar viteza și frecvența pedalării nu sunt mărimi direct proporționale deoarece cu cât viteza e mai mare cu atât și rezistența aerului e mai mare.Deci aici există o irosire de energie care este ultilizată pentru a învinge rezistența aerului.

Bibliografie: •https://ro.wikipedia.org/wiki/Biciclet%C4%83 •https://pt.wikipedia.org/wiki/Bicicleta •https://blog.pitsco.com/blog/how-do-bicycles-work-the-science-behind-this-simple-machin e •https://sl.wikipedia.org/wiki/Kolo_(prevozno_sredstvo) •https://da.wikipedia.org/wiki/Cykel •https://en.wikipedia.org/wiki/Bicycle •https://simple.wikipedia.org/wiki/Bicycle