Kde jsme viděli točivý moment nebo rychlost
Sada nástrojů
této stránky
Tato část o aplikaci pomůže studentům pochopit, jak se mechanická výhoda uplatňuje v reálném světě, a to 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 převodů.
Na kole jsou převody umístěny na dvou místech. 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 pedály na kola a mechanická výhoda je vytvářena na základě velikosti ozubených kol spojených s pedály (přední kazeta) a koly (zadní kazeta).
Existují různá kola s různým počtem ozubených kol, která se nazývají převodníky a pastorky. 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 šlapající do pedálů musí vynaložit veškerou zátěž na nohy, aby mohla stoupat do kopce nebo jet mnohem rychleji.
Kolo s více převody umožňuje osobě šlapající do pedálů udržovat stejnou rychlost šlapání a upravovat si tak mechanickou výhodu k dosažení různých výsledků. To umožňuje jezdci stoupat do kopců nebo jet rychleji, aniž by měnil rychlost šlapání.
Kolo s více převody nabízí mnoho možností, jak využít mechanickou výhodu ve svůj osobní prospěch. 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. Jízdní kolo s převodem na točivý moment se však nebude moci pohybovat velmi rychle.
Na druhou stranu, jízdní kolo, které se již pohybuje a chce dosáhnout vysoké rychlosti, potřebuje kombinaci převodů vhodnou pro vyšší rychlost (rychlost pohybu), aby dosáhlo vysoké rychlosti, aniž by muselo šlapat stovkykrát za minutu. Mechanická výhoda pro rychlost je dosažena, když větší ozubené kolo pohání menší ozubené kolo. V kontextu jízdního kola se to stane, když je největší velikost předního převodníku spárována s nejmenším zadním pastorkem nebo ozubeným kolem.
Mechanická výhoda při jízdě na kole umožňuje jezdcům vytěžit maximum z množství energie, kterou vynakládají. Mechanická výhoda může být použita v mnoha různých situacích a stane se žádoucí při navrhování robota pro soutěž.