Fysik 1 effekt cykel uppför backe

NM Newton-mätaren eller Joule J-enheten, som är exakt densamma. Exempel: du lyfter en 2,0 kg tjock bok ända upp till 1 meter. Hur mycket arbete gör du? Lösningen att boken väger 2,0 kg och har en ungefärlig vikt på 20N. svar: arbetet är alltså 20J. är det så enkelt? Tja, det är väldigt enkelt, det här är inte alltid fallet vid cykel av arbete. Nu tror vi att du ritar en vagn som bilden nedan.

På bilden ser vi att du påverkar en vagn med en kraft på F, som kan delas in i en kompositör F1 och F2. Det är bara den horisontella F2-komposten som gör jobbet. Den vertikala kompassen riktar sig vinkelrätt effekt rörelseriktningen, och därför fungerar det inte något arbete. Vi upprepar: endast krafter som är parallella med rörelseriktningen gör jobbet! När du läser lite mer trigonometri Matematics 4 kan du enkelt se att storleken på den horisontella komponenten: arbetet blir sedan anslutet: energin på platsen i introduktionen pratade vi om allt som händer är energiomvandlingar.

Här kommer vi att titta på en mycket vanlig form av energi som kan omvandlas, nämligen platsenergi. Det beror, som namnet visar, på situationen! Ju högre objektet desto större är energin i sin position. När du till exempel får uppför blir du trött eftersom den kemiska energin i dina muskler förvandlas till positionsenergi när du klättrar högre.

Om du går nedförsbacke förlorar du positionens energi, men istället får du rörelsens energi när hastigheten ökar. Vad påverkar storleken på positionens energi? Du kan föreställa dig att en elefant kostar mer energi än den kostar dig. Därför måste elefanten ha mer positionsenergi än du får när du når toppen av sluttningen. Du kanske också tror att både du och elefanten fysik hårdare om kullen blir längre och du blir högre.

Du borde få mer positionsenergi om du går högre. Faktum är att dessa är de två ovannämnda faktorerna som påverkar storleken backe positionsenergin enligt formeln: är en beteckning för positionsenergin eller potentiell energi, som du också kan namnge. Nollnivå, för att veta om något är högt eller långt ner måste du ha en nollnivå. Om vi sätter marken som ground zero är tallet mycket högt.

Om vi istället sätter toppen av Mount Everest som nollnivå är tallens höjd negativ! Lyckligtvis spelar det ingen roll var du ställer in nollnivån, eftersom förändringarna i positionsenergi är intressanta. Namnlösa: det kostar så mycket energi att höja lite från 1 meter till 2 meter, från 8 till 9 meter i höjd. Exempel Du är på semester och klättrar berg.

Du är meter över havet och tänker nå toppen av mätarna. Vi säger att du väger 80 kg med utrustning och allt annat. Avståndet du har flyttat är meter. Svar: energin i din position ökar ungefär. Om nollpunkten är i en höjd av Meter är rörelsen som följer: svar: då kommer platsens energi att vara. Energiomvandlingar i det här kapitlet är det viktigt att lära sig att förstå vilka energiomvandlingar som sker i vissa situationer, så här är: 1.

När bilgaser omvandlas den kemiska energin i bensin till rörelseenergi, som flyttar bilen framåt. När du cyklar pressas de olika delarna av däcket och vinkas i tur och ordning och tillverkas de tillverkas och skrivs ut i alla riktningar. Så att pressa ett däck är lite som att knåda bröd: det kräver energi - och den energin är vad vi känner som rullmotstånd.

Ju mer belastning du lägger på däcket, desto tyngre är du, eller ju mer du bär med dig, desto högre rullmotstånd. Ungefär en procentandel av rullmotståndet orsakas av deformationen av själva däcket, medan resten kommer från luftmotståndet i däcket och hur det glider till marken. För en racercykel som rider snabbt går cirka 80 procent av cyklistens arbete för att övervinna luftmotståndet, medan resten används för att bekämpa ridmotstånd.

För en mountainbikecyklist som fysik mycket långsammare i ojämn terräng överförs 80 procent av energin till ridmotstånd och endast 20 procent går förlorad från luftmotstånd. Det finns också små friktionsförluster i saker som kretsen och omkopplingen, men oavsett vad du går, om den är tillräckligt väl underhållen, är den energi som går förlorad på detta sätt vanligtvis inte värt att oroa sig för.

Karta: långsamma mountainbikes tappar mest energi på grund av körmotstånd; Snabbare racercyklar förlorar mer på grund av luftmotstånd. Hur mycket energi pratar vi egentligen om här? I Tour de France, enligt en fascinerande analys uppför träningstoppar, har de bästa ryttarna en genomsnittlig inverkan på en Watt som är lika gammaldags som en lampwatt, eller cirka 15 procent av effekten du behöver för att driva en vattenkokare.

Som jämförelse kan du generera cirka 10 watt med en elektrisk generator med ett vapensköld, även om du inte kan använda en under mycket lång tid utan att bli trött. Vad säger Detta oss?Det är mycket lättare att generera stora mängder energi under lång tid med stora benmuskler än att använda armar och armar. Det är därför cyklar är så smarta: de använder de starkaste musklerna i kroppen.

Hur en cykelram fungerar förutsätter att en vuxen väger kg lb, cykelramen ska vara ganska stark om den inte ska spricka och dra fysik just nu när cyklisten klättrar på cykeln. Konventionella cyklar har ramar av slitstarka billiga stålrör, bokstavligen ihåliga stålrör som endast innehåller luft eller lättare legeringar baserade på stål eller aluminium.

Foto: Det hjälper dig att fysik dig framåt eller till och med stå upp när du effekt på en kulle så att du kan sätta maximal effekt på pedalerna och hålla balansen. Du kanske tror att en cykelram av aluminiumrör är mycket svagare än en cykelram av stål, men bara om rören är lika stora. I praktiken måste varje cykel vara tillräckligt stark för att hantera förarens vikt och de belastningar som han sannolikt kommer att utsättas för olika typer av hantering.

Ramen stöder inte bara dig: Dess triangulära form är ofta två trianglar som är anslutna för att bilda en diamant, noggrant utformad för att fördela din vikt. Även om sadeln är mycket närmare bakhjulet lutar du dig framåt för att hålla ratten. De vinklade styrstavarna i ramen är utformade för att fördela din vikt mer eller mindre jämnt mellan fram-och bakhjulen. Om du tänker på det är det verkligen viktigt.

Om all din vikt var på bakhjulet och du försökte gå uppför, skulle du ha presterat bakåt. På samma sätt, om det uppför för mycket vikt på framhjulet, skulle du ta huvudet över huvudet varje gång du körde nerför! Ramar är inte avsedda att vara procentsatser.: detta skulle ge en mycket mindre bekväm cykeltur. Nästan alla cykelramar böjer och böjer sig något så att de absorberar några stötar under backe, även om andra faktorer som sadel och däck har en mycket större inverkan på komforten under cykling.

Det är också värt att komma ihåg att människokroppen i sig är ett överraskande effektivt upphängningssystem. När du åker mountainbike på ett grovt spår lär du när ska man flytta funkior mycket snabbt hur dina händer kan fungera som en stötdämpare! Det kan faktiskt vara ganska lärorikt att se kroppen som en förlängning eller tillägg till huvudramen på en cykel balanserad på den.

Hur ett cykelhjul fungerar foto: som ett bilhjul, ett cykelhjul är en hastighetsmultiplikator. Pedaler och växlar vrider axeln i mitten. Axeln roterar bara en kort sträcka, men effekten av hävstång på hjulen gör att ytterkanten blir mycket längre samtidigt. Det är så hjulet hjälper dig att gå snabbare. Om du har läst vår artikel om hur hjul fungerar vet du att hjulet och axeln, det vänder sig om, är ett exempel på vad forskare kallar en enkel maskin: den multiplicerar kraft eller hastighet beroende på hur du snurrar den.

Cykelhjul har vanligtvis en diameter på mer än 50 cm 20 tum, vilket är större än de flesta bilhjul. Ju högre hjulen, desto mer multiplicerar de din hastighet när du snurrar dem i axeln. Därför har racercyklar vanligtvis de högsta hjulen, vanligtvis cirka 70 cm eller 27,5 tum i diameter. Hjulen slutar stödja all din vikt, men det är väldigt intressant. Om hjulen var solida skulle de pressas in i kompression medan de satt på sätet och trycktes igen för att stödja dig.

Effekt hjulen på de flesta cyklar består faktiskt av ett starkt nav, en tunn fälg och cirka 24 högspännings ekrar. Cyklar har ett ekohjul istället för massiva metallhjul för att göra dem både starka och lätta och för att minska luftmotståndet. Vissa cyklister använder platta ekrar med löv eller ovala ekrar i stället för traditionella rundade ekrar för att ytterligare minska luftmotståndet.

Det här är inte bara antalet ekrar, men också hur de är anslutna mellan fälgen och dess nav. Precis som trådarna i en spindel, eller de hängande repen på en hängbro, är ett cykelhjul spänt - ekrarna stramar. Eftersom ekrarna korsar varandra från fälgen till motsatt sida av navet är hjulet inte så platt och lätt som det ser ut, men i själva verket en otroligt stark tredimensionell struktur.

När du sitter på en cykel trycker din effekt på navet, vilket drar några ekrar lite mer och andra lite mindre. Om du väger 60 kg av ett pund pressas cirka 30 kg av ett pund på varje hjul, förutom cykelns egen vikt, och det är ekrarna som förhindrar hjulspännet. Foto: trots vad som kan verka som ett cykelhjul är det varken platt eller svagt. Navet är mycket bredare än bussen, ekrarna är spända, de korsar varandra och ansluter till navet på nyckeln.

Allt detta ger en styv tredimensionell struktur som tål vridning, vridning och böjning.Eftersom cykel hjul har ett par dussin ekrar kanske du tror att varje ekrar bara måste bära en bråkdel av den totala vikten - kanske så lite som Kilometer 2-4 Pund om det finns 30 ekrar som de hanterar enkelt. Faktum är att ekrarna bär vikten av en ojämn: flera ekrar som ligger nära vertikala bär har en mycket större belastning än andra.

Cykelforskare har fortfarande mycket diskussion om hur cykel faktiskt bär, och om det är bättre att föreställa sig att cykeln hänger i ekrar längst upp eller skjuter ekrar längst ner. När hjulet roterar närmar sig de andra ekrarna cykel och börjar ta upp det mesta av lasten. Belastningen på varje ek ökar och minskar dramatiskt under varje rotation av hjulet, så så småningom, efter backe tusen cykler av upprepad stress och belastning, där varje ek sprider sig och uppför av med en snabbomkopplare, är det troligt att en av ekarna eller dess anslutning sannolikt kommer att ett hjul eller ett navbrott på grund backe metallutmattning.

Hur cykelväxlar fungerar. I ena änden sveper kedjan ständigt runt huvudhjulet mellan pedalerna. I den andra änden växlar den mellan en serie större eller mindre hjul med tänder när den växlar. En typisk cykel har allt från tre till trettio olika växlar - hjul med tänder som är anslutna till en kedja och som gör bilen snabbare på raka sektioner eller lättare att trampa uppför.

Stora hjul hjälper dig också att gå snabbare i en rak linje, men de är en allvarlig nackdel när det gäller backar. Detta är en av anledningarna till att mountainbikes och BMX-cyklar har mindre hjul än racercyklar.