физика и велосипед

[vik_q]

TarasB писал(а) Mon, 13 February 2012 13:13

vik_q писал(а) Mon, 13 February 2012 12:51

хи-хи! при реальных массах колес это должен быть очень короткий и пологий подъем

При реальных массах колёс я брал два велосипеда с одним и тем же шагом, один при резком разгоне отрывался передним колесом от земли, другой просто вяло ускорялся, масса одинаковая, только у одного колёса 20", у другого 28".
Так что этот фактор очень заметен.

разгонная динамика разных велосипедов с разными ЦТ и разными силовыми схемами имеет очень отдаленное отношение к тому, какое количество энергии надо реально накопить, что бы на подъеме реально ощутить влияние вращающегося маховика и отдачу им энергии.

есть, кстати, еще вопрос. Галлилей он конечно, того, мне друг, но почему более тяжелый байкер на спуске разгоняется быстрее? даже если педали не крутить?

[TarasB]

vik_q писал(а) Mon, 13 February 2012 13:20

[
разгонная динамика разных велосипедов с разными ЦТ и разными силовыми схемами имеет очень отдаленное отношение к тому, какое количество энергии надо реально накопить, что бы на подъеме реально ощутить влияние вращающегося маховика и отдачу им энергии.

Насколько у Аиста и Украины разные ЦТ и силовые схемы?
Цитата:

есть, кстати, еще вопрос. Галлилей он конечно, того, мне друг, но почему более тяжелый байкер на спуске разгоняется быстрее? даже если педали не крутить?

Не знаю, все силы, действующие на велосипед на спуске, пропорциональны массе. Кроме сопротивления воздуха.

[Kimber1]

Цитата:

TarasB писал(а) Mon, 13 February 2012 14:03

есть, кстати, еще вопрос. Галлилей он конечно, того, мне друг, но почему более тяжелый байкер на спуске разгоняется быстрее? даже если педали не крутить?

Не знаю, все силы, действующие на велосипед на спуске, пропорциональны массе. Кроме сопротивления воздуха.

И эти люди гонят на гуманитариев!
Силы пропорциональны, но велосипед же со спуска ЕДЕТ! Силы не уравновешены, елы-блин-палы! Для солдат и матросов, на пАльцах: проекция силя тяжести действует с силой в 10Н, а сила трения в противоположную сторону с силой 5Н. Разница в 5Н. Если эти силы увеличить пропорционально, например в 2 раза, получится 20Н и 10Н, разница в 10Н. Легкого разгоняет сила 5Н, а тяжелого - 10Н. Изменено 13 февраля 2012 г. пользователем Kimber1

[Kimber1]

Вообще человеку, хотя бы отдаленно знакомому с велоспортивными дисциплинами и велами для них, всё прозрачно.

[Михалыч Уфимский]

Techno писал(а) Mon, 13 February 2012 08:36

1. Ездили ли Вы когда-нибудь с нормально загруженным рюкзаком на багажнике? (как вариант - перекрепить 5кг рюкзачок со спины на велосипед)
2. Есть ли разница в работе по увеличению скорости тела с 10 до 20 км/ч и с 30 до 40 км/ч (тело в вакууме без сопротивления среды)?

1) ездил с 30 кг как на багажнике, так и за спиной (когда багажник ломался), про смещение центра тяжести думаю и так понятно...
2) есть (MVнач-MVизм)/t, конечно при условии что тело не падает вниз)))

vik_q писал(а) Mon, 13 February 2012 09:03

чета у вас "смешались в кучу кони, люди". Даже у идеального велосипедиста в вакууме все будет сложнее. Во первых так формулу можно выводить только для БУКСИРУЕМОГО велосипеда. А не для самоходного. Во вторых там будет динамика. Сначала он стоит. Потом под воздействием силы начинает движение с ускорением. Идет преодоление инерции прямолинейного движения и инерции раскручивания колес. Потом система должна войти в равновесие - силы трения/сопротивления уравняются с силой буксировки, тело будет двигаться равномерно - инерция движения и вращения не будет влиять. Ну или для вакуума все еще сложнее - движение по прежнему будет с ускорением, и влияние инерции движения и вращения колес надо будет учитывать непрерывно. Плюс трение.
А по вашей формуле велосипед потянули и он без инерционной раскрутки колес понесся в светлые дали...

Формула рассматривает систему где надо переместить массу из точки А в точку В, естественно она упрощенная, я уже не говорю что использованы идеальные условия без перепада высот и сопротивлений, трения, качения, инерции и прочего. Можно просто поставить в формулу еще какой-то коэффициет, который характеризует все сопротивления, так сказать среднее значение...

vik_q писал(а) Mon, 13 February 2012 09:03

И, кстати, с такой степенью приближения к реальности достаточно рассмотреть сопротивление воздуха пропорционально площади вертикального сечения ВВ, перпендикулярно направлению движения. И не углубляться в учет покрышек и торчащих шалобушек.

Пробовал, вертикальное сечение пе подходит, сфера с воздухе тоже не такое значение имеет, тем более что сопротивление воздуха изменяется из-за положения тела в пространстве.

albor писал(а) Mon, 13 February 2012 10:33

Все-таки скорость не зависит от массы. От массы зависит энергия в верхней точки, которая при спуске тратится на набор скорости и на все потери, поэтому в реальной жизни более тяжелый ВВ проезжает дальше после окончания спуска по сравнению с более легким ВВ. Т.е., по сути, вне зависимости от массы все ВВ будут съезжать с горки абсолютно синхронно, если убрать потери. В реальной жизни более легкий ВВ может иметь меньшую скорость (допустим, в низу склона) только из-за того, что у него потери примерно такие же, как и у тяжелого ВВ, а энергия в на вершение меньше. Если подобрать два ВВ таким образом, чтобы их потери были пропорциональны массе, то в этом случае они также будут съезжать с горки синхронно.

F=mg*cos a это спуск без учета паразитных сопротивленй, понятно что эта сила плюсуется к той силе которую велосипедист выдает, если масса будет меньше, то скорость разгона будет ниже..

[Михалыч Уфимский]

vtl_m писал(а) Mon, 13 February 2012 10:34

Не раскрыто, почему при наличии на раме надписи "Merida" скорость и накат катастрофически падает...

Я подозреваю, что профиль букв слова "Merida" помимо сопротивления воздуха, вызывает геомагнитные изменения магнитного поля велосипеда, что неблагоприятно влияет на скорость, за счет соединения магитных полей земли и велосипеда)))

vtl_m писал(а) Mon, 13 February 2012 10:38

Также непонятно, почему стройная девушка в купальнике в два счёта вырывается вперёд, оставляя позади себя даже профессиональных гонщиков? Метрах так в пяти... Что на этот счёт говорят такие науки, как сопромат, теор.мех, теория машин и механизмов, механика жидкости и газов?

Ну, это уже биофизика))) лицезрения перед собой идеальной геометрической пропорции такой как обхват талии с обхвату бедер со средним значением 0,7 вызывают в некоторых случаях срабатывание ручного тормоза в велосипедисте... Или попросту народное выражение "ручник встал")))))

[Михалыч Уфимский]

spaar писал(а) Mon, 13 February 2012 10:42

Михалыч Уфимский, а Вы, позвольте поинтересоваться, кто по профессии/образованию? "Физика" Ваша какая-то гуманитарная.

"Вычислительные машины, системы комплекты и сети" и "стандартизация и метрология"

[TarasB]

Kimber1 писал(а) Mon, 13 February 2012 14:40

И эти люди гонят на гуманитариев!
Силы пропорциональны, но велосипед же со спуска ЕДЕТ! Силы не уравновешены, елы-блин-палы! Для солдат и матросов, на пАльцах: проекция силя тяжести действует с силой в 10Н, а сила трения в противоположную сторону с силой 5Н. Разница в 5Н. Если эти силы увеличить пропорционально, например в 2 раза, получится 20Н и 10Н, разница в 10Н.

Я не гоню на гуманитариев.
И даже после вашего сообщения не буду, несмотря на то, что оно содержит необоснованные обвинения в моей некомпетентности.
Цитата:

Легкого разгоняет сила 5Н, а тяжелого - 10Н.

А я что сказал? Все силы пропорциональны массе. Делим на массу, получаем одинаковое ускорение.
И только сила сопротивления воздуха от массы не зависит.
Тек Галилей зря умер, или как?

[Kimber1]

TarasB писал(а) Mon, 13 February 2012 15:22

Kimber1 писал(а) Mon, 13 February 2012 14:40

И эти люди гонят на гуманитариев!
Силы пропорциональны, но велосипед же со спуска ЕДЕТ! Силы не уравновешены, елы-блин-палы! Для солдат и матросов, на пАльцах: проекция силя тяжести действует с силой в 10Н, а сила трения в противоположную сторону с силой 5Н. Разница в 5Н. Если эти силы увеличить пропорционально, например в 2 раза, получится 20Н и 10Н, разница в 10Н.

Я не гоню на гуманитариев.
И даже после вашего сообщения не буду, несмотря на то, что оно содержит необоснованные обвинения в моей некомпетентности.
Цитата:

Легкого разгоняет сила 5Н, а тяжелого - 10Н.

А я что сказал? Все силы пропорциональны массе. Делим на массу, получаем одинаковое ускорение.
И только сила сопротивления воздуха от массы не зависит.
Тек Галилей зря умер, или как?

Тяжелый на спуске едет быстрее, потому что спусков с равномерным уклоном не бывает.

[Константин Шемяк]

Михалыч Уфимский писал(а) Sun, 12 February 2012 21:19

в общем, тему обсуждений перетащу сюда:

Михалыч Уфимский писал(а) Sun, 12 February 2012 21:19

Итак:Первое обсуждение, облегчение велосипеда, за счет камер,покрышек колес, замены запчастей.

Михалыч Уфимский писал(а) Sun, 12 February 2012 21:19

Вроде как основное указал, если что дополняйте...

Михалыч Уфимский, тут такой длинный поток сознанияпост, но совершенно непонятно, к чему он.
Вы хотите что-то сам понять?
Другим объяснить?
Что именно?

[TarasB]

Kimber1 писал(а) Mon, 13 February 2012 15:42

Тяжелый на спуске едет быстрее, потому что спусков с равномерным уклоном не бывает.

Не угадал.
Даже там, где уклон меняется, все силы, кроме силы сопротивления воздуха, по-прежнему пропорциональны массе.
Короче, всё сокращается, кроме воздуха.

[Krokodil]

Михалыч Уфимский писал(а) Mon, 13 February 2012 01:48

Krokodil писал(а) Sun, 12 February 2012 13:11

Чтобы разогнать колесо до скорости V нужно совершить работу:
T = (M*V^2)/2 + (J*w^2)/2 = (M*V^2)/2 + (M*R^2*V^2/R^2)/2 = M*V^2

то есть ровно вдвое больше, чем не вращающийся объект такой же массы.

Да, формула верна, только могу вас огорчить она применима как к колесу, так и к машине, так и к ракете... Предлагаю вывести формулу не для одного колеса а для Велосипеда с Велосипедистом..

Мощность пишется так: N = A/t

Заменим работу на: А=FS*cos a (угол принимем за 1), получим: N = FS*1/t

Сократим время, разбив S = Vt и сократив время, получим: N = FV

Используя второй закон, найдем: F = MV/t, получим N = (M*V*V)/t

Теперь используя первую формулу сократим время, и получим: A = M*V*V

О! как же такое могло получиться??

Так могло получится при неправильном применении физики к конкретной ситуации. А именно, по пунктам:
Михалыч Уфимский писал(а) Mon, 13 February 2012 01:48

Да, формула верна, только могу вас огорчить она применима как к колесу, так и к машине, так и к ракете...

Меня огорчает только Ваша трактовка формулы. Она применима только к колесу, не применима к автомобилю, и совершенно неприменима к ракете. Потому как составлена для объекта, который при перемещении приходит во вращение ВЕСЬ. Целиком. При этом полагается, что вся масса объекта сосредоточена на его перифирии.

Михалыч Уфимский писал(а) Mon, 13 February 2012 01:48

Мощность пишется так: N = A/t
Заменим работу на: А=FS*cos a (угол принимем за 1), получим: N = FS*1/t

Формулы применимы только для поступательного движения.

Михалыч Уфимский писал(а) Mon, 13 February 2012 01:48

Сократим время, разбив S = Vt и сократив время, получим: N = FV

Применимо только для прямолинейного равномерного движения. Для динамики законы другие.

Михалыч Уфимский писал(а) Mon, 13 February 2012 01:48

Используя второй закон, найдем: F = MV/t

V/t не есть (dV)/(dt). Вариант F = MV/t применим только для равноускоренного движения при нулевой начальной скорости (или при торможении до нуля), что противоречит предыдущему моменту, в котором использованы формулы для равномерного движения.

Михалыч Уфимский писал(а) Mon, 13 February 2012 01:48

Теперь используя первую формулу сократим время, и получим: A = M*V*V

Вас никоим образом не смущает тот факт, что рассматривая поступательное движение (это следует из исходных посылок) Вы получаете, что A = M*V*V, в то время как все учебники нам говорят, что A = M*V*V/2 ?
Ответ на вопрос "как же так могло получиться?" звучит просто - знать теормех и уметь его применять - разные вещи. Ничего страшного, с каждым бывает.

[mph]

один вопрос:

и чо?

[Gourry]

mph писал(а) Mon, 13 February 2012 21:58

один вопрос:

и чо?

Зима кончается, обострение

[TarasB]

Готовимся к новому сезону во всеоружии, чтобы быть готовыми к выкатыванию велосипедов из сараев не только практически, но и теоретически.

[Михалыч Уфимский]

Krokodil писал(а) Mon, 13 February 2012 19:45

Вас никоим образом не смущает тот факт, что рассматривая поступательное движение (это следует из исходных посылок) Вы получаете, что A = M*V*V, в то время как все учебники нам говорят, что A = M*V*V/2 ?
Ответ на вопрос "как же так могло получиться?" звучит просто - знать теормех и уметь его применять - разные вещи. Ничего страшного, с каждым бывает.

Сударь, вы изволите не путать кинетическую энергию с работой
Ек = M*V*V/2 вот правильное обозначение формулы...
Кинетическая энергия это как раз, цитирую с википедии:
Для материальной точки, кинетическая энергия определяется как работа силы, ускорившей точку от нулевой скорости до величины скорости V Именно что это энергия разгоняет тело от нуля до заданной скорости... А именно что не есть работа со значением А Опять же если с пеной у рта доказывать что движение не прямолинейно, вам все карты в руки, можете начинать рассчитывать, сколько мощности потратиться на педалирование в горку, а сколько чтобы съехать с этой горки, уклон в обоих случаях одинаков, давайте сюда еще припишем криволинейное движение со всякими угловыми ускорениями... Сцепление с дорогой, колесо же оно еще и пробуксовывает)))

Теперь последняя задачка:
Я на соревнованиях проехал 40 км трассы за 2 часа, трасса включала одну горку с набором высоты в 600 метров... на пульсометре значение 2000 килокаллорий, 1ккалл =1,16Вт/ч
Мой вес с велосипедом 100кг...Вопрос: вычислите мою мощность на трассе...
2 вопрос: вычислите мощность лидера если он проехал за 1 час 40 минут при общем весе в 75кг, показание его пульсометра незнаю...

З.Ы. движение нифига не прямолинейное, вес заднего колеса 2300г если комо понадобиться... поктытие трассу грунтовка с глиной, щебенкой и лужами различных форм и размеров...

[С`АндрО]

Михалыч Уфимский писал(а) Mon, 13 February 2012 21:29

на пульсометре значение 2000 килокаллорий, 1ккалл =1,16Вт/ч
Мой вес с велосипедом 100кг...Вопрос: вычислите мою мощность на трассе..

С такими исходными твоя мощьность вычислится с точностью плюс/минус кубометр.

[С`АндрО]

. . Изменено 13 февраля 2012 г. пользователем С`АндрО

[Krokodil]

Михалыч Уфимский писал(а) Mon, 13 February 2012 21:29

Krokodil писал(а) Mon, 13 February 2012 19:45

Вас никоим образом не смущает тот факт, что рассматривая поступательное движение (это следует из исходных посылок) Вы получаете, что A = M*V*V, в то время как все учебники нам говорят, что A = M*V*V/2 ?
Ответ на вопрос "как же так могло получиться?" звучит просто - знать теормех и уметь его применять - разные вещи. Ничего страшного, с каждым бывает.

Сударь, вы изволите не путать кинетическую энергию с работой
Ек = M*V*V/2 вот правильное обозначение формулы...
Кинетическая энергия это как раз, цитирую с википедии:
Для материальной точки, кинетическая энергия определяется как работа силы, ускорившей точку от нулевой скорости до величины скорости V Именно что это энергия разгоняет тело от нуля до заданной скорости... А именно что не есть работа со значением А Опять же если с пеной у рта доказывать что движение не прямолинейно, вам все карты в руки, можете начинать рассчитывать, сколько мощности потратиться на педалирование в горку, а сколько чтобы съехать с этой горки, уклон в обоих случаях одинаков, давайте сюда еще припишем криволинейное движение со всякими угловыми ускорениями...

Ну зачем же так усложнять
Ваша основная ошибка была в том, что V/t не есть (dV)/(dt).
Сделаем правильную подстановку: F = M*(dV)/(dt), откуда N = M*V*(dV)/(dt)
Далее N*(dt) = M*V*(dV).
Проинтегрировав обе части получаем A = N*t = M*V*V/2
И никаких противоречий.

[Михалыч Уфимский]

F = (M*Vt - M*Vo)/t , если взять то что велосипедист начинает ехать с нуля M*Vo = 0, я так и не понял откуда вы взяли делитель 2

Krokodil писал(а) Mon, 13 February 2012 22:38

Проинтегрировав обе части получаем A = N*t = M*V*V/2

Ну и какая разница где будет легче на 100 гр, колесо или велосипедист???? еслм вы щас посчитали формулу в которую включено это колесо которое разгоняется в 2 раза быстрее? Изменено 13 февраля 2012 г. пользователем Михалыч Уфимский

[С`АндрО]

.
. Изменено 13 февраля 2012 г. пользователем С`АндрО

[Krokodil]

Михалыч Уфимский писал(а) Mon, 13 February 2012 23:03

F = (M*Vt - M*Vo)/t , если взять то что велосипедист начинает ехать с нуля M*Vo = 0, я так и не понял откуда вы взяли делитель 2

Krokodil писал(а) Mon, 13 February 2012 22:38

Проинтегрировав обе части получаем A = N*t = M*V*V/2

Взял из интегрирования.
int(V*dV) = (V^2)/2 = V*V/2
Хорошо, обойдемся без интегралов. Если M*Vo = 0, то в формулу мощности нужно подставлять среднюю скорость за отрезок времени t, то есть
N = M*Vср*V/t, при этом очевидно, что V =/= Vср.
В случае равноускоренного движения (в других случаях без интеграла не обойтись) Vср = V/2.
Откуда A = N*t = M*V*V/2.

Михалыч Уфимский писал(а) Mon, 13 February 2012 23:03

Ну и какая разница где будет легче на 100 гр, колесо или велосипедист???? еслм вы щас посчитали формулу в которую включено это колесо которое разгоняется в 2 раза быстрее?

Я оперировал Вашими формулами. Как уже было сказано, они справедливы для поступательного движения и не учитывают вращение колес.
Давайте еще раз:
Чтобы разогнать "тушку" массой М от нуля до скорости V, ей требуется сообщить кинетическую энергию (M*V^2)/2, поскольку "тушка" двигается поступательно. Мелочи учитывать не будем.

Чтобы разогнать колесо массой М от нуля до скорости V, ему требуется сообщить кинетическую энергию (M*V^2)/2 + (J*w^2)/2. Первое слагаемое - кинетическая энергия поступательного движения, второе - вращательного. С учетом допущений о том, что колесо не деформируется и вся его масса сосредоточена на перифирии, получается, что (J*w^2)/2 = (M*V^2)/2, то есть энергия вращения равна энергии поступательного движения.
Общая энергия получается 2*(M*V^2)/2 = M*V^2.

Если же равенство (J*w^2)/2 = (M*V^2)/2 не выполняется, то добавка от вращения неизбежно будет.

Вывод - утяжеление колеса при разгоне влияет больше (как раз на добавку от вращения), чем утяжеление "тушки". Примерно в два раза.

[Михалыч Уфимский]

а теперь выводим соотношение общей массы к весу периферии колеса.... Процентное соотношение никто не подскажет? Мне просто интересно насколько измениться значение при разгоне в процентом соотношении, если вес измениться на 100гр. Изменено 13 февраля 2012 г. пользователем Михалыч Уфимский

[vik_q]

TarasB писал(а) Mon, 13 February 2012 15:58

Kimber1 писал(а) Mon, 13 February 2012 15:42

Тяжелый на спуске едет быстрее, потому что спусков с равномерным уклоном не бывает.

Не угадал.
Даже там, где уклон меняется, все силы, кроме силы сопротивления воздуха, по-прежнему пропорциональны массе.
Короче, всё сокращается, кроме воздуха.

"Я согласен с Арамисом!" Сила на тяжелого больше, но и масса у него больше - разгонять его тяжелее. Скорость от массы в гравитационном поле зависеть не должна.
Кроме того, сила сопротивления/трения для тяжелого велосипедиста не увеличится пропорционально его весу.
Короче печалька - опять модель мира не соответствует реальности

[Gourry]

vik_q писал(а) Tue, 14 February 2012 09:01

TarasB писал(а) Mon, 13 February 2012 15:58

Kimber1 писал(а) Mon, 13 February 2012 15:42

Тяжелый на спуске едет быстрее, потому что спусков с равномерным уклоном не бывает.

Не угадал.
Даже там, где уклон меняется, все силы, кроме силы сопротивления воздуха, по-прежнему пропорциональны массе.
Короче, всё сокращается, кроме воздуха.

"Я согласен с Арамисом!" Сила на тяжелого больше, но и масса у него больше - разгонять его тяжелее. Скорость от массы в гравитационном поле зависеть не должна.
Кроме того, сила сопротивления/трения для тяжелого велосипедиста не увеличится пропорционально его весу.
Короче печалька - опять модель мира не соответствует реальности

Как тот самый тяжелый велосипедист (слава богу, не в вакууме) могу только констатировать - не знаю, до чего вы там досчитаетесь, но эмпирический опыт намекает, что там далеко не только в сопротивлении воздуха собака порылась, очень уж неслабая разница в накате вниз.