|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
KİŞİSEL ULAŞIM: YER, SU, HAVA
Bisikletin verimliliği hakkında. Kişisel ulaşım
Rehber / Kişisel ulaşım: kara, su, hava Bisikletin hem biyolojik hem de mekanik olarak verimliliği çok yüksektir. Araştırmacılar, bir kişinin belirli bir mesafeyi kat etmek için harcaması gereken enerji miktarı açısından bisikletin en verimli kendinden tahrikli araç olduğunu hesapladı. Mekanik açıdan bakıldığında enerjinin %99'a kadarı pedallardan tekerleklere aktarılır, ancak vites değiştirme mekanizmasının kullanılması bu miktarı %10-15 oranında azaltabilir. Bisikletin toplam ağırlığına göre taşıyabileceği yük açısından bisiklet aynı zamanda en verimli kargo taşıma aracıdır. Enerji verimliliği Düşük ila orta hızlarda (16-24 km/saat) bisiklet kullanan bir kişi, yürümekle aynı miktarda güç kullanır, bu da bisikleti kamuya yönelik en enerji tasarruflu ulaşım aracı haline getirir. Yaklaşık olarak hızın karesiyle orantılı olarak artan aerodinamik sürükleme, bisikletin hızı arttıkça güç hız çarpımına eşit olduğundan gerekli gücün kübik ilişkide artması nedeniyle hıza göre daha yüksek güç gerektirir. kuvvet: P = F * v (Şekil 1.). Sürücünün yaslanmış pozisyonda olduğu bir bisiklete ligrad (alternatif olarak yaslanmış olarak da bilinir) adı verilir ve eğer bisiklet çok düşük aerodinamik sürükleme elde etmek için kullanılan bir aerodinamik kaportaya sahipse, o zaman buna bir akıcılık denir. Gerekli güce karşı bisiklet hızı grafiği
Sert ve düz bir yüzeyde 70 kg ağırlığındaki bir kişinin 30 km/saat hızla hareket edebilmesi için yaklaşık 5 watt enerjiye ihtiyacı vardır. Bisiklet üzerindeki aynı kişi, aynı yüzeyde olup, aynı gücü harcayarak ortalama 15 km/saat hızla hareket ettiğinden, kcal/(kg*km) cinsinden enerji tüketimi yaklaşık üç kat daha az olacaktır. Aşağıdaki numaralar yaygın olarak kullanılmaktadır: Bisiklet için 1.62 kJ / (km * kg), 3.78 kJ / (km * kg) yürüyüş / koşu için, Yüzmek için 16.96 kJ / (km * kg). Eğlence amaçlı bisikletçiler tipik olarak bir saatten fazla bir süre boyunca 3 W/kg üretebilir (örneğin, 210 kg'lık bir sürücü için yaklaşık 70 W), üst düzey amatörler 5 W/kg'a ulaşabilir ve elit atletler benzer sürelerde 6 W/kg'a ulaşabilir. Elit sprint pisti bisikletçileri kısa süreliğine yaklaşık 2000 watt veya 25 W/kg'ın üzerindeki en yüksek güç seviyelerine ulaşma kapasitesine sahiptir; Elit yol bisikletçileri, beş saatlik bir yol yarışının sonunda bitiş çizgisinde anında bir yükseliş için kısa süreliğine 1600W ila 1700W arasında en yüksek gücü sağlayabilirler. Orta hızlarda hareket ederken bile enerjinin çoğu, hızın karesiyle artan aerodinamik sürtünmenin üstesinden gelmek için harcanır. Böylece hava direncini yenmek için gereken güç, hızın küpüyle orantılı olarak artar. Tipik bisiklet hızları Bisikletler için tipik hızlar 15 ila 30 km/saat arasındadır. Hızlı bir yarış bisikletinde, ortalama bir sürücü kısa süreliğine düz bir zeminde 50 km/saat hızla bisiklet sürebilir. Sakin havada ve dışarıdan yardım almadan (yani önünde hiçbir araba veya motosiklet hareket etmiyorken) düz bir zeminde hareket ederken kas gücüyle çalışan bir aracın resmi olarak kaydedilen en yüksek hızı 133,284 km/saatti. Bu rekor 2009 yılında Varna'da Sam Whittingham tarafından kırılmıştı. 1989'da, Amerika Boyunca Yarış sırasında, kas gücüyle çalışan bir grup araç, Amerika Birleşik Devletleri'ni yalnızca 6 günde geçti. Sürücü normal dik pozisyonda bisiklet sürerken, diğer her şey eşit olmak üzere, resmi olarak kaydedilen en yüksek hız, 82,52 metreden fazla bir mesafede 200 km/saat idi. Bu rekor 1986 yılında Vancouver'daki Üçüncü Uluslararası Kas Gücüyle Çalışan Araçlar Bilimsel Sempozyumu'nda Jim Glover tarafından Multon AM7 bisikletiyle kırıldı. Ağırlık ve güç Modern malzeme ve bileşenlerin kullanımı yoluyla yarış bisikletlerinin ağırlığını azaltmayı amaçlayan büyük bir yarışma düzenlendi. Ek olarak, modern tekerleklerde sürtünmeyi azaltan düşük sürtünmeli yataklar ve diğer özellikler bulunur, ancak yapılan testlerde bu bileşenlerin düz bir yolda sürüş sırasında motosikletin performansı üzerinde çok az etkisi olduğu görülmüştür. Örneğin, bir bisikletin ağırlığını 0,45 kg azaltmak, düz bir yolda 40 km'lik bir zaman denemesinde, kalem büyüklüğünde aerodinamik yüzey alanına sahip herhangi bir çıkıntılı parçanın kaldırılmasıyla aynı etkiye sahip olacaktır. Buna ek olarak, Uluslararası Bisiklet Birliği, kullanımı güvenli olmayacak kadar ince bisikletlerin üretilmesini engellemek amacıyla, yarışlara katılmasına izin verilecek bir bisikletin minimum ağırlığına bir sınır koyuyor. Bu nedenle, en yeni bisiklet modellerini geliştirirken, aerodinamik olarak şekillendirilmiş borular, tekerlekler üzerinde düz jant telleri ve sürücünün gövdesinin ve ellerinin pozisyonu minimum aerodinamik olacak şekilde bir gidon kullanılarak aerodinamik direncin azaltılması amaçlandı. sürüklemek. Bu değişiklikler performansı önemli ölçüde etkileyerek kursu tamamlamak için gereken süreyi azaltabilir. Daha az ağırlık, engebeli arazide yokuş yukarı sürüşlerde büyük zaman tasarrufu sağlar. Bir çıkrığın kinetik enerjisi Dönme enerjisinin dönmeyen kütlelere kıyasla etkisini incelemek için bir bisikletin kinetik enerjisine ve "dönen kütlelerine" bakalım. Öteleme hareketindeki bir cismin kinetik enerjisi formülle belirlenir. E=0.5dk2 Burada E joule cinsinden enerji, m kilogram cinsinden kütle, v hız, m/sn'dir. Dönen kütleler için (örneğin bir tekerlek için), dönmenin kinetik enerjisi şu şekilde tanımlanır: E=0.5Iω2 Burada I eylemsizlik momentidir, ω ise saniye başına radyan cinsinden açısal hızdır. Tüm kütlesi dış kenarda bulunan bir tekerlek için (bu yaklaşımı bisiklet tekerleği için kullanıyoruz), eylemsizlik momenti şu şekilde olacaktır: ben=0.5mr2 r metre cinsinden yarıçap nerede. Açısal hız, lastiğin ileri hızı ve yarıçapı ile ilgilidir. Kayma yoksa açısal hız aşağıdaki formülle belirlenecektir: ω=v/T Dönen kütleler bir yol boyunca hareket ettiğinde, toplam kinetik enerji öteleme ve dönme hareketinin kinetik enerjisinin toplamına eşittir: E=0.5dk2 + 0.5Iω2 I ve ω'yi önceki ifadede yerine koyarsak, şunu elde ederiz: E=0.5mv2 +0.5mr2 *v2/r2 r2 terimi birbirini götürür ve sonuç olarak şu ifadeyi elde ederiz: E=0.5mv2 +0.5mv2 = ortalama2 Başka bir deyişle tekerleklerin dönen kütlelerinin kinetik enerjisi, bisikletin sabit kütlelerinin enerjisinin iki katıdır. Eski deyişte bazı gerçekler var: "Tekerlek ağırlığında bir pound daha az, çerçeve ağırlığında 2 pound daha az eşittir." Elbette bunların hepsi ince çemberin bisiklet tekerleğine ne kadar yakın olduğuna bağlı. Gerçekte kütlenin tamamı tekerlek jantında yoğunlaşamaz. Karşılaştırma için, diğer uç nokta, kütlesi tüm disk boyunca eşit olarak dağıtılan bir tekerlek olacaktır. Bu durumda I = 0.5mr2ve dolayısıyla ortaya çıkan toplam kinetik enerji E = 0.5mv'ye eşit olur2 +0.25mv2 = 0.75mv2. Bir tekerleğin ağırlığını bir kilogram azaltmak, bisiklet çerçevesinin ağırlığını 1,5 kg azaltmaya eşdeğerdir. Çoğu gerçek bisiklet tekerleği bu iki uç nokta arasında bir yerde olacaktır. Bu denklemden çıkan bir diğer ilginç sonuç ise hareket halindeyken kaymayan bisiklet tekerlekleri için kinetik enerjinin yarıçapa bağlı olmamasıdır. Başka bir deyişle, 650 mm'lik tekerleklerin avantajı, sıklıkla iddia edildiği gibi çaplarının küçük olmasından değil, düşük ağırlıklarından kaynaklanmaktadır. Bisiklet üzerinde dönen diğer kütlelerin kinetik enerjisi, tekerleklerin kinetik enerjisine kıyasla çok küçüktür. Örneğin, tekerleklerin hızının yaklaşık 1/5'i oranında pedal çevirirseniz, onların kinetik enerjisi, tekerleklerin enerjisinin (birim ağırlık başına) yaklaşık 1/25'i olacaktır. Kütle merkezleri daha küçük bir yarıçap boyunca hareket ettiğinden enerjileri daha da azalır. kilokalori dönüştürmek Çıkrığın, jant ve lastiğin kütlelerinin toplamı artı jant tellerinin kütlesinin diğer 2/3'ünün toplamı olarak düşünülebileceğini varsayarız; bunların tümü jant/lastikler üzerinde ortalanmıştır. 82 kg'lık bir bisiklet (toplam ağırlık 8 kg) üzerinde 90 km/saat hızla giden 40 kg'lık bir bisikletçi için kinetik enerji, bisikletçi için 5625 joule artı dönen tekerlekler için 94 jul olacaktır (1,5 kg jantların, lastiklerin ve jant tellerinin toplam ağırlığıdır) . Joule'u kilokaloriye dönüştürdüğümüzde (bunu yapmak için joule'ü 0,0002389 ile çarpmanız gerekir) 1,4 Kcal elde ederiz (bunlar gıda kalorileridir). Bu 1,4 kcal, bisikleti durma halinden hızlandırmak için gereken veya tamamen durmak için fren yaparken ısı olarak dağılan enerjidir. Bu 1,4 kilokalori, 1 kg suyu 1,4 santigrat derece ısıtmaya yeterlidir. Alüminyumun ısı kapasitesi suyun ısı kapasitesinin %21'i olduğundan bu enerji miktarı, alüminyum alaşımından yapılmış 800 gramlık tekerlekleri hızlı durma sırasında 8°C ısıtmaya yeterlidir. Düz yolda dururken jantlar pek ısınmıyor. Bir bisikletçinin enerji tüketimini hesaplamak için verimliliğin %24 olduğu varsayılır; bu da bisikleti ve sürücüyü 5,8 km/saat hıza çıkarmak için gereken 40 kcal anlamına gelir; bu da bisiklet sürmek için gereken enerjinin yaklaşık %0,5'ini alır. bir saat boyunca 40 km/saat hız. Bu enerji harcaması 15 saniye içinde saniyede yaklaşık 0,4 kcal oranında gerçekleşirken, 40 km/s hızla sabit sürüş saniyede 0,3 kcal gerektirir. Hafif tekerleklerin faydaları Hafif bisikletlerin ve özellikle de hafif tekerleklerin kinetik enerjiye göre avantajı, kinetik enerjinin yalnızca bisikletin hızı değiştiğinde etkili olmaya başlamasıdır; dolayısıyla hafif tekerleklerin avantaj sağladığı iki durum vardır: sprint yaparken ve pazarlık yaparken Kriterde sıkı dönüşler. 250 kg ağırlığındaki bir bisiklet ve atlet artı 36 kg'lık tekerlek ağırlığı (jantlar, lastikler, jant telleri) ile 47 ila 90 km/saat hızla 1,75 m'lik bir mesafeyi aşan bir sprintte kinetik enerji artar. 6360 joule (6,4 kcal) kadar. Jant, lastik ve jant tellerinin toplam ağırlığını 500 gr azaltırsanız bu kinetik enerji 35 J (1 kcal = 1,163 watt-saat) azalacaktır. Bu ağırlık tasarrufunun hız veya kat edilen mesafe üzerindeki etkisini hesaplamak oldukça zordur; sporcunun ürettiği güç ve sprint mesafesinin uzunluğu hakkında bilgi sahibi olmayı gerektirir. Hesaplamalar, tekerleklerin ağırlığının 500 gram azaltılmasının, koşucuya 0,16 saniyelik bir zaman kazancı, kat edilen mesafede ise 188 cm'lik bir kazanç sağlayacağını gösteriyor.Tekerlekler aerodinamik hale getirilirse kazanç 0,05 km/saat olacaktır. 40 km/saat'lik bir hızda ağırlık azalmasından elde edilen fayda, tekerleklerin aerodinamik şeklinden elde edilen faydayla karşılaştırıldığında ihmal edilebilir düzeyde olacaktır. Karşılaştırma için, en iyi aerodinamik bisiklet tekerlekleri 0,6 km/saatte yaklaşık 40 km/saatlik bir kazanç sağlar, bu nedenle sprintte 500 g veya daha hafif bir aerodinamik tekerlek seti kullanmaya değer. Bir kriterde (grup devre yarışı), sürücü genellikle her virajdan sonra keskin bir şekilde hızlanır. Bir bisikletçinin her dönüşten önce fren yapması gerekiyorsa (yavaşlamak için yanaşmak yerine), her hızlanma sırasında eklenen kinetik enerji, frenleme sırasında ısı olarak kaybolur. Düz arazide 40 km/saat hızla, tur uzunluğu 1 km olan ve her turun 4 dönüşten oluştuğu kriter yarışında her dönüşteki hız kaybı 10 km/saattir. Yarışın süresi bir saat, sürücünün ağırlığı 80 kg, bisiklet 6.5 kg, jantlar, diskler ve jant telleri 1.75 kg ağırlığında, bu yarışta 160 turu geçmeniz gerekecek. Bu, aynı mesafeyi sabit hızda sürmek için gerekli olan 387 kcal'a ek olarak 1100 kcal daha gerektirecektir. Tekerlek ağırlığının 500 gr azaltılması toplam vücut enerji tüketimini 4,4 kcal azaltacaktır. Tekerleklere fazladan 500 g ağırlık eklenmesi aerodinamik sürüklemede %0,3'lük bir azalmayla sonuçlanırsa (bu, 0,03 km/saat hızla giderken hızda 40 km/saatlik bir artış anlamına gelir), bu durumda ekstra ağırlığı telafi etmek için harcanan kaloriler dengelenir. aerodinamik direncin azaltılmasıyla. Hafif tekerleklerin büyük avantaj sağlayabileceği başka bir yer de yokuş yukarı sürüşlerdir. Hatta “bu tekerleklere 0,5-1 km/saat hız eklendi” gibi bir ifade bile duyulabilir. Güç hesaplama formülünden, 450 gram tasarruf edilen ağırlığın, hıza 0,1 km/saat artış sağlayacağı anlaşılıyor. 4°'lik bir yükselişle yokuş yukarı sürüş yaparken, 1,8 kg'lık ağırlık tasarrufu bile hafif bir sporcu için yalnızca 0,4 km/saatlik bir hız artışı sağlayacaktır. Peki tekerlek ağırlığını azaltmanın önemli faydalarını sağlayan şey nedir? Bazıları tasarruf olmadığını, ancak “plasebo etkisi” olduğunu öne sürüyor. Ayrıca yokuş yukarı giderken her pedal vuruşunda hızdaki değişikliğin elde edilen avantajı açıkladığı öne sürüldü. Bununla birlikte, hız değişiklikleri sırasında enerji korunur; pedal çevirme aşamasında bisiklet hafifçe hızlanır, kinetik enerji birikir ve "ölü bölgelerde" pedallar strokun en üst noktasını geçerken bisiklet yavaşlar, böylece kinetik enerji oluşur. enerji geri yüklenir. Dolayısıyla dönen kütlenin arttırılması bisiklet hızı değişimlerindeki değişimi bir miktar azaltabilir ancak ek enerji ihtiyacını arttırmaz. Daha hafif bisikletlere tırmanmak daha kolaydır, ancak "dönen kütlenin" etkisi yalnızca hızlı hızlanma sırasında bir sorundur ve o zaman bile küçüktür. Açıklamalar Genel olarak hafif bileşenlerin ve özel olarak hafif tekerleklerin geniş çapta iddia edilen faydalarına ilişkin olası teknik açıklamalar aşağıdaki gibidir: 1. Önemli tırmanışların olduğu yarışlarda hafif ağırlık kazanır, çünkü daha ağır bisikletler iniş sırasında veya düz yolda sürüş sırasındaki enerji kaybını telafi edemez: daha hafif bir bisiklet kullanan sürücü sadece kayar. Ek olarak, bir ağır ve bir hafif bisiklet üzerinde iki özdeş bisikletçi bitiş çizgisine tırmandıktan sonra aynı anda alt noktaya ulaşırsa, tüm avantaj hafif bisikletin olur. Daha ağır ama daha aerodinamik tekerleklerin avantajının tırmanışlarda kaybedilen mesafeyi kolayca telafi ettiği yokuşlu zaman denemelerinde (veya tek başına sürüşte) durum böyle değildir. 2. Daha hafif bisikletler sprintlerde kazanır çünkü hızlanmaları daha kolaydır. Ancak daha ağır aerodinamik tekerleklerin hızı artırırken önemli faydalar sağladığını ve yarışın büyük bir bölümünde sprinterin biraz hızlandığını ancak çoğunlukla tüm çabayı aerodinamik direncin üstesinden gelmek için harcadığını unutmayın. Birçok sprint durumunda daha ağır ama daha aerodinamik tekerlekler kazanmanıza yardımcı olabilir. 3. Hafiflik, her virajdan sonra sabit hızlanma nedeniyle kriterde avantaj sağlar. Daha ağır ama daha aerodinamik tekerlekler, sürücülerin çoğu zaman bir grup halinde olması nedeniyle hafif bir avantaj sağlar. Hafif tekerleklerden elde edilen enerji tasarrufu minimum düzeydedir, ancak pedallara her bastığınızda bacak kaslarının ekstra çaba göstermesi gerektiğinden bunlar daha önemli olabilir. Hafiflik etkisi için "teknik olmayan" iki açıklama vardır. Öncelikle plasebo etkisi var. Bisikletçi daha iyi (hafif) bir bisiklette olduğunu hissettiği için daha sert pedal çevirir ve dolayısıyla daha hızlı gider. Teknik olmayan ikinci açıklama, umudun bisikletçinin deneyimine karşı kazandığı zaferdir - bisikletin daha hafif olması nedeniyle hızı önemsiz bir şekilde artar, ancak bisikletçi daha hızlı gittiğini düşünür. Bazen bunun nedeni gerçek veri eksikliğidir; örneğin bir bisikletçinin eski bisikletiyle bir tepeye tırmanması iki saat sürerken bunu yeni bisikletiyle 01:50'de yapması gibi. Bu iki tırmanışta bisikletçinin bisiklete uygunluğu, havanın sıcak mı rüzgarlı mı olduğu, rüzgarın hangi yönden estiği, sürücünün kendini nasıl hissettiği gibi faktörler dikkate alınmıyor. Başka bir açıklama da elbette kilo kaybını teşvik etmenin pazarlama faydaları olabilir. Sonuçta, hızlı hızlanmanın gerekli olduğu durumlarda hafif tekerleklerin iddia edilen faydalarını destekleyebilecek tek argüman "kas enerjisi tüketiminin artması" argümanıdır. Bu argüman, eğer bir bisikletçi zaten her vuruşta veya pedal vuruşunda eforun sınırındaysa, ekstra ağırlığı telafi etmek için gereken az miktardaki ekstra gücün önemli bir fizyolojik yükü temsil edeceğini ileri sürecektir. Bu ifadenin doğru olup olmadığı açık değildir, ancak tekerleklerin ağırlığını azaltmanın (bisikletin geri kalan kısmının ağırlığını azaltmaya kıyasla) iddia edilen faydalarının tek açıklaması budur. Bu hızlanmalarda tekerleklerin yarım kilo hafiflemesi ya da bisikletin ve sporcunun ağırlığının bir kilo hafiflemesi hiç fark etmez. Hafif tekerleklerin harikasını (bisikletin diğer kısımlarındaki ağırlık azalmasıyla karşılaştırıldığında) görmek zordur.
▪ Üç Tekerlekli Bisiklet Triada-350 ▪ Eksantrik mili için yağ duşu
Dokunma emülasyonu için suni deri
15.04.2024 Petgugu Global kedi kumu
15.04.2024 Bakımlı erkeklerin çekiciliği
14.04.2024
▪ GPS için Akıllı Zaman Senkronizasyon Anteni ▪ Grafen içinde akan elektronların viskoz sıvısı ▪ İş İstasyonu 3DBOXX 4170 Xtreme ▪ Pentagon teknolojisine göre asfalt serme
▪ Audiotechnics sitesinin bölümü. Makale seçimi ▪ makale Malzeme Bilimi. Ders Notları ▪ makale Çocuklarda zehirlenme. Sağlık hizmeti ▪ makale Amatör balıkçının radyo alıcısı. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi ▪ makale Rastgele makaleler. büyük seçim
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
İlginç makaleler öneriyoruz bölüm 
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri