ტექნიკური კურსი მოითხოვს მოხვევის კარგ უნარებს. მაგრამ, ფიზიკის მიხედვით, რამდენად შორს შეგიძლიათ ველოსიპედის გადაგდება გემბანზე ასვლამდე?
მეცნიერები საგონებელში არიან იმაზე, თუ რა განაპირობებს ველოსიპედის ბალანსს ძველი პენი ფართინგის დღეებიდან. ბევრი ექსპერტი ვარაუდობს, რომ დაწნული რგოლები ველოსიპედს გიროსკოპივით აქცევს, მაგრამ ეს არც ისე მარტივია. ნოტინჰემის უნივერსიტეტის ინჟინრების ჯგუფმა გამოავლინა 25 ცალკეული ცვლადი, რომლებიც გავლენას ახდენენ ველოსიპედის მოძრაობაზე და მოჰყვა, რომ „მარტივი ახსნა შეუძლებელია, რადგან დახრილობა და საჭე შერწყმულია ეფექტების კომბინაციით, მათ შორის გიროსკოპული პრეცესიით, გვერდითი გრუნტის რეაქციის ძალებით. წინა საჭესთან, საჭის ღერძის უკან მიმავალი მიწასთან კონტაქტის წერტილი, გრავიტაცია და ინერციული რეაქციები…'
ცნობილია, რომ სანამ ველოსიპედი მოძრაობს დაახლოებით 14 კმ/სთ სიჩქარით, ის შეიძლება დარჩეს თავდაყირა მხედრის გარეშე. მაგრამ კიდევ ერთხელ, მეცნიერებს არ შეუძლიათ ახსნან რატომ.
ამ ფონზე, ჩააგდეთ მოსახვევის დამატებითი განზომილება და იმ კუთხის გამოთვლა, რომლითაც შეგიძლიათ დაეყრდნოთ მოხვევის დროს, სანამ ასფალტზე მოხვდებით, აშკარად რთული საქმეა. სწორ პირობებში შესაძლებელია 45° კუთხეების დანახვა, მაგრამ როგორ მივიდეთ ამ წერტილამდე?
"ჩვენ ვიცით, რომ არსებობს სამი რეალური ძალა, რომელიც მოქმედებს ველოსიპედზე და მხედარზე", - ამბობს რეტ ალენი, გულმოდგინე ველოსიპედისტი და ფიზიკის ასოცირებული პროფესორი სამხრეთ-აღმოსავლეთ ლუიზიანას უნივერსიტეტში აშშ-ში.
„არის გრავიტაციული ძალა, რომელიც უბიძგებს ველოსიპედს და მხედარს ქვემოთ; არის გზა, რომელიც უბიძგებს მაღლა, რომელსაც ჩვენ ვუწოდებთ „ნორმალურ“ძალას, და არის ხახუნის ძალა, რომელიც უბიძგებს ველოსიპედს იმ წრიული ბილიკის ცენტრისკენ, რომლითაც ის მოძრაობს.“
ყალბი ძალა
არის ასევე ცენტრიდანული ძალა.”ამას აქვს გავლენა, მაგრამ ეს ყალბი ძალაა”, - ამბობს ალენი. ბევრი ფიზიკოსი ამტკიცებს, რომ ცენტრიდანული ძალა არ არსებობს და უბრალოდ ცენტრიდანული ძალის ნაკლებობაა - შინაგანად მომზიდველი ძალა, რომელიც უზრუნველყოფს ველოსიპედის მოძრაობას გრავიტაციის მსგავსი წრეში, რომელიც იზიდავს შიგნით თანამგზავრს ორბიტაზე შესანარჩუნებლად.
იგი გამოითვლება განტოლების F=mv2/r, სადაც F არის ცენტრიდანული ძალა (ნიუტონები), m არის ველოსიპედისა და მხედრის მასა (კგ), v არის სიჩქარე (მ/წმ) და r არის კუთხის რადიუსი მეტრებში.
"მოხვევის ფიზიკა იმაში მდგომარეობს, რომ თქვენ ამას აკეთებთ რადიალურად შიგნით აჩქარებით, რაც დამოკიდებულია ცენტრიდანული ძალით", - ამბობს დევიდ უილსონი, მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის ინჟინერიის დამსახურებული პროფესორი.
ძალა უნდა მოდიოდეს საბურავებიდან. ველოსიპედი ისე უნდა დაიხაროს, რომ საბურავის რეაქციისა და რადიალური ძალის კომბინაცია შეესაბამება ველოსიპედის და მხედრის მიღებულ ძალას.'.
ასევე გასაღები იმისა, თუ რამდენად შორს შეგიძლიათ დახრილობა არის ხახუნის კოეფიციენტი, რომელიც არის ხახუნის ძალის თანაფარდობა ორ სხეულსა და მათზე მიყენებულ ძალას შორის - ამ შემთხვევაში საბურავისა და ასასვლელი..
მშრალი მასალების უმეტესობას აქვს ხახუნის მნიშვნელობები 0.3-დან 0.6-მდე, მაშინ როცა რეზინას ასფალტთან კონტაქტში შეუძლია წარმოქმნას ფიგურა ერთიდან ორს შორის. როდესაც ზედაპირები მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით - ველოსიპედის მიხედვით - ეს მაჩვენებელი ოდნავ მცირდება.
იმისთვის, რომ ველოსიპედი დარჩეს თავდაყირა, გვერდითი ძალა (ცენტრული) უნდა უტოლდებოდეს ხახუნის კოეფიციენტს და ეს მაჩვენებელი შეიძლება იყოს საოცრად დიდი. მაგალითად, 70 კგ-იანი მხედარი 10 კგ ველოსიპედზე, რომელიც 20 მილი/სთ სიჩქარით მოძრაობს მოსახვევის გარშემო 20 მ რადიუსით, განიცდის ცენტრიდანულ ძალას 316 ნიუტონს.
ეს ძალა უნდა გამოიმუშაოს საბურავებმა და ძალა რომ არ არსებობდეს, ველოსიპედი და მხედარი უბრალოდ სწორ ხაზზე გააგრძელებდნენ.
რამდენიმე შთამბეჭდავი ტრიგონომეტრიული გამოთვლების გამოყენებით, რომლებიც შეავსებს მთელ წიგნს, ხახუნის კოეფიციენტი უდრის მაქსიმალური დახრილობის კუთხის ტანგენტის ფუნქციას.
"ბორბალი სრიალდება, როდესაც ხახუნის კოეფიციენტი გადააჭარბებს", - ამბობს მარკო არკესტეინი, აბერისტვიტის უნივერსიტეტის სპორტული მეცნიერების ლექტორი. „ეს შეიძლება გამოწვეული იყოს ხახუნის ძალის გაზრდით [მაგალითად, კუთხიდან ხაზის გამკაცრების გამო] ან ნორმალური ძალის შემცირებით [მაგალითად, გზაზე დეპრესიის გამო].“
ხახუნის კოეფიციენტი ასევე შეიძლება შეიცვალოს ზედაპირის ცვლილების გამო. ამიტომ თეთრ ხაზზე მოხვევა შეიძლება საშიში იყოს. „ეს განსაკუთრებით სველშია“, - ამბობს არკესტეინი. „საღებავი ნაკლებად ფოროვანია, ამიტომ წყალი არ იშლება“.
მხედრის წონა
საქმის კიდევ უფრო გართულება არის მხედრის წონის საკითხი. „ფიზიკის თვალსაზრისით, პატარა ბიჭებს უნდა შეეძლოთ მეტი დახრილობა“, - ამბობს არკესტეინი. „ისინი ასევე უფრო მოქნილები არიან, რაც ეხმარება.“
Allain არ არის საკმაოდ გარკვეული, რაც ვარაუდობს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ მხედრის წონა "ცოტა" მნიშვნელოვანია, უფრო დიდი მნიშვნელობა აქვს მხედარს პლუს ველოსიპედის მასის ცენტრს.
"საბოლოოდ, ეს არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორი", - ამბობს ის. მძიმე მხედრები, როგორც წესი, უფრო მაღალი მხედრები არიან, განსაკუთრებით პრო პელოტონში, რაც იმას ნიშნავს, რომ მათი ჩარჩოს ზომები უფრო დიდია და მათი მასის ცენტრი უფრო მაღალია. თქვენ ასევე უნდა გაითვალისწინოთ გზის მდგომარეობა. თუ ზღვარზე ხართ, გზაზე დარტყმამ შეიძლება გამოიწვიოს წევის დაკარგვა და დაცემა.
დიდი ბრიტანეთის გზები ზოგჯერ უფრო მომხიბვლელია, ვიდრე ჩვენი კონტინენტური ევროპელი ბიძაშვილების გზები, რადგან ისინი უფრო ფოროვანია წვიმის შთანთქმისა და მოლიპულ ზედაპირის თავიდან ასაცილებლად. ამიტომ ჩვენი გზები უფრო უხეშია. მაგრამ ისინი ხშირად ყინვაგამძლე და უარეს მდგომარეობაში არიან, ამიტომ საფრანგეთში ველოსიპედით სიარული და ავტომობილის მართვა აბსოლუტური სიხარულია, როცა ის მშრალია.
ყოველივე ამის შემდეგ, რა არის მაქსიმალური დახრის კუთხე? მექანიკისა და ინჟინერიის პროფესორ ჯიმ პაპადოპულოსისთვის, ამაზე პასუხის გაცემა შეუძლებელია, სანამ არ ჩააგდებ ერთ საბოლოო ფაქტორს - ბილიკს.
ეს არის წარმოსახვითი ხაზი, რომელიც დაპროექტებულია საჭის მილით მიწამდე. თუ ეს წერტილი არის ბორბლის შეხების წერტილის წინ მიწასთან, ის ითვლება „დადებითად“და უფრო სტაბილურია. უკან და ველოსიპედი უფრო სავარაუდოა, რომ გადატრიალდეს. ბილიკი რაც უფრო მეტად იხრება.
"ველოსიპედისტები მიდრეკილნი არიან დარჩნენ პოზიტიური ბილიკის რეგიონში და არ აღემატებოდეს 45°-ს დახრილს", - ამბობს ის. ეს ჩვეულებრივ ნაკლებია, თუმცა როცა შემობრუნება 5 მ რადიუსზე მეტია, შეგიძლიათ მიაღწიოთ 45°-ს. ეს იმიტომ ხდება, რომ ბილიკი ნაკლებად პრობლემატურია - შემდეგ ჩვენ ვუბრუნდებით წევის საკითხს.'
ასე რომ, 45° შესაძლებელია სწრაფ, განიერ, კარგად ზედაპირით შემობრუნებისას, მაგრამ ამდენი ცვლადის ფონზე, სამწუხაროდ, საბოლოო პასუხი არ არსებობს. რამდენად შორს შეგიძლიათ დაიხაროთ არის საცდელი შემთხვევა და (იმედია არც ისე მტკივნეული) შეცდომა.
