Kde jsme viděli točivý moment nebo rychlost
Sada nástrojů pro učitele
-
Účel této stránky
Tato část Aplikace pomůže studentům pochopit, jak je mechanická výhoda aplikována v reálném světě analýzou točivého momentu a rychlosti jízdních kol. Různé převody jízdních kol budou analyzovány ve vztahu k točivému momentu a rychlosti.
Pedál rychleji nebo pedál silněji!
Při jízdě na kole je důležité udržovat určitou rychlost šlapání (nazývanou také kadence) bez ohledu na kopce nebo rovnou silnici. Přenos síly z pedálu na kola zahrnuje použití ozubených kol.
Na kole existují dvě místa, kde jsou ozubená kola. První je připojen k pedálu, tzv. řetězovému kroužku. Druhé místo je připojeno k zadní pneumatice, nazývané zadní ozubené kolo nebo řetězové kolo. Ozubená kola jsou spojena řetězem. Řetěz přenáší sílu působící na pedál na kola a vzniká mechanická výhoda na základě velikosti ozubených kol připojených k pedálům (přední kazeta) a kolům (zadní kazeta).
Existují různá kola s různým počtem převodů, tzv. řetězové pružiny a řetězová kola. Jednořadé kolo má pevnou mechanickou výhodu - rychlostní stupně, které jsou na jednořadém kole, se nezmění bez ohledu na to, zda osoba šlape na rovné silnici nebo na kopci. To znamená, že osoba, která šlape, musí vyvinout veškerou námahu na nohy, aby mohla vylézt do kopce nebo jet mnohem rychleji.
Vícestupňové kolo umožňuje osobě, která šlape, udržovat stejnou rychlost šlapání a přizpůsobit svou mechanickou výhodu tak, aby dosáhla různých výsledků. To umožňuje jezdci stoupat do kopce nebo cestovat rychleji, aniž by musel měnit rychlost šlapání.
Kolo s více rychlostmi nabízí mnoho možností, jak využít mechanickou výhodu ke svému osobnímu prospěchu. Jízdní kolo v klidovém stavu by chtělo použít kombinaci převodů vhodnou pro větší točivý moment (točivý výkon), aby zrychlilo ze zastávky nebo vylezlo na velký kopec. Mechanická výhoda pro točivý moment (větší výkon otáčení) je dosažena, když menší ozubené kolo pohání větší ozubené kolo. V souvislosti s jízdním kolem k tomu dochází, když je nejmenší velikost předního převodníku spárována s největším zadním ozubeným kolem nebo řetězovým kolem. Kolo zaměřené na točivý moment se však nebude moci pohybovat příliš rychle.
Na druhou stranu kolo, které se již pohybuje a chce dosáhnout vysoké rychlosti, musí používat kombinaci převodů vhodnou pro vyšší rychlost (rychlost pohybu), aby dosáhlo vysoké rychlosti, aniž by muselo šlapat stokrát za minutu. Mechanická výhoda pro rychlost je dosažena, když větší ozubené kolo pohání menší ozubené kolo. V souvislosti s jízdním kolem k tomu dochází, když je největší velikost předního převodníku spárována s nejmenším zadním ozubeným kolem nebo
řetězovým kolem. Mechanická výhoda při jízdě na kole umožňuje jezdcům vytěžit maximum z množství vynaložené energie. Mechanická výhoda může být použita v mnoha různých situacích a stane se žádoucí při navrhování robota pro soutěž.