กล่องเครื่องมือครู
-
วัตถุประสงค์ของหน้านี้
ส่วนการนำไปใช้นี้จะช่วยให้นักเรียนเข้าใจว่าข้อได้เปรียบทางกลถูกนำไปใช้ในโลกแห่งความเป็นจริงอย่างไรโดยการวิเคราะห์แรงบิดและความเร็วของจักรยาน เกียร์จักรยานที่แตกต่างกันจะได้รับการวิเคราะห์เกี่ยวกับแรงบิดและความเร็ว
เหยียบได้เร็วขึ้นหรือเหยียบได้แรงขึ้น!
เมื่อขี่จักรยานการรักษาความเร็วในการเหยียบที่แน่นอน (หรือที่เรียกว่าอัตราทด) โดยไม่คำนึงถึงเนินเขาหรือถนนราบเป็นสิ่งสำคัญ การถ่ายโอนกำลังจากแป้นเหยียบไปยังล้อเกี่ยวข้องกับการใช้เกียร์
มีสองสถานที่ที่เกียร์มีอยู่บนจักรยาน อย่างแรกเชื่อมต่อกับแป้นเหยียบที่เรียกว่าห่วงโซ่ อันดับที่สองเชื่อมต่อกับยางหลังเรียกว่าฟันเฟืองหลังหรือเฟือง เฟืองถูกเชื่อมต่อด้วยโซ่ โซ่จะถ่ายโอนกำลังที่ใช้กับแป้นเหยียบไปยังล้อและสร้างความได้เปรียบทางกลตามขนาดของเฟืองที่เชื่อมต่อกับแป้นเหยียบ (ตลับลูกปืนด้านหน้า) และล้อ (ตลับลูกปืนด้านหลัง)
มีจักรยานที่แตกต่างกันด้วยจำนวนเกียร์ที่แตกต่างกันเรียกว่าโซ่และเฟือง จักรยานเกียร์เดียวยังคงอยู่ในความได้เปรียบทางกลคงที่ - เกียร์ที่อยู่บนจักรยานเกียร์เดียวจะไม่เปลี่ยนแปลงโดยไม่คำนึงถึงว่าบุคคลนั้นกำลังเหยียบบนถนนเรียบหรือเนินเขา ซึ่งหมายความว่าคนที่เหยียบต้องทำให้ขาของพวกเขาตึงเพื่อที่จะปีนเขาหรือขี่ได้เร็วขึ้นมากจักรยาน
หลายเกียร์ช่วยให้คนที่เหยียบรักษาความเร็วในการเหยียบเท่ากันเพื่อปรับความได้เปรียบทางกลของพวกเขาเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน ซึ่งจะช่วยให้ผู้ขับขี่สามารถปีนเขาหรือเดินทางได้เร็วขึ้นโดยไม่ต้องเปลี่ยนความเร็วในการเหยียบจักรยาน
ที่มีเกียร์หลายเกียร์มีตัวเลือกมากมายในการใช้ประโยชน์จากกลไกเพื่อประโยชน์ส่วนบุคคล จักรยานที่หยุดนิ่งต้องการใช้ชุดเฟืองที่เหมาะสมสำหรับแรงบิดที่มากขึ้น (กำลังหมุน) เพื่อเร่งความเร็วจากจุดหยุดหรือเพื่อปีนเนินเขาขนาดใหญ่ ข้อได้เปรียบทางกลสำหรับแรงบิด (กำลังการหมุนมากขึ้น) จะเกิดขึ้นได้เมื่อเกียร์ขนาดเล็กขับเคลื่อนเกียร์ขนาดใหญ่ ในบริบทของจักรยานสิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อขนาดห่วงโซ่ด้านหน้าที่เล็กที่สุดถูกจับคู่กับฟันเฟืองหรือเฟืองโซ่ด้านหลังที่ใหญ่ที่สุด อย่างไรก็ตามจักรยานที่มีแรงบิดจะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็ว
ในทางกลับกันจักรยานที่เคลื่อนที่อยู่แล้วและต้องการไปถึงความเร็วที่รวดเร็วจำเป็นต้องใช้ชุดเกียร์ที่เหมาะสมกับความเร็วที่มากขึ้น (อัตราการเคลื่อนที่) เพื่อให้ได้ความเร็วสูงโดยไม่ต้องเหยียบหลายร้อยครั้งต่อนาที ข้อได้เปรียบเชิงกลสำหรับความเร็วจะเกิดขึ้นได้เมื่อเกียร์ขนาดใหญ่ขับเคลื่อนเกียร์ขนาดเล็ก ในบริบทของจักรยานสิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อขนาดห่วงโซ่ด้านหน้าที่ใหญ่ที่สุดถูกจับคู่กับฟันเฟืองหรือเฟืองโซ่ด้านหลังที่เล็กที่สุด
การมีข้อได้เปรียบทางกลไกเมื่อขี่จักรยานช่วยให้ผู้ขับขี่ได้รับประโยชน์สูงสุดจากพลังงานที่ใช้ ข้อได้เปรียบทางกลสามารถนำไปใช้ในสถานการณ์ที่แตกต่างกันและกลายเป็นที่ต้องการเมื่อออกแบบหุ่นยนต์สำหรับการแข่งขัน