Форма шины изменяется под действием весовой нагрузки на колесо, даже относительно небольшой, что, как правило, приводит к некоторому уменьшению жёсткости и увеличению коэффициента трения качения.
Сообщение от Pranevich Ihar Нежёсткое колесо при качении по ровной твёрдой поверхности как бы спотыкается само о себя,- вначале деформируется находящаяся в данный момент времени вблизи области контакта с дорогой его часть, затем происходит поступательное движение оси. Следует ещё учитывать и то, что в месте поверхности контакта шины с дорогой имеется скольжение. Сообщение от Pranevich Ihar При деформации покрышки возникает сила трения скольжения в перпендикулярном движению направлении, величина которой на мокром асфальте уменьшается.
Здесь ... Сообщение от lookout см. https://www.bicyclerollingresistance.com/ В общем-то, ... Сообщение от Pranevich Ihar Сопротивление качению колеса не только шиной определяется, а зависит также как от его самого, так и приходящейся на него весовой нагрузки.
А на каком сайте или ютуб канале можно посмотреть характеристики различных покрышек по критерию накатистости ?
Степень отдачи преодоления расстояния s со скоростью v за время t=s/v велосипедистом может быть оценена как отношение кинетической энергии к сумме таковой с работой сил сопротивления движению, качению и лобового, η=E(k)/(E(k)+F(c)·s). Преобразуя это выражение, получается η=M·v·v/(M·v·v+2·F(c)·s), или η=1/(1+(2·t·F(c))/(M·v)). Таким образом, повысить эффективность передвижения на велосипеде можно путём понижения величины сил сопротивления, сокращения времени преодоления дистанции за счёт увеличения скорости. Что же касается увеличения массы M системы, то происходит уменьшение влияния силы лобового сопротивления, но возрастает коэффициент трения качения.
Нежёсткое колесо при качении по ровной твёрдой поверхности как бы спотыкается само о себя,- вначале деформируется находящаяся в данный момент времени вблизи области контакта с дорогой его часть, затем происходит поступательное движение оси.
Жёсткие колёса велосипеда во время его движения по хорошей дороге с небольшими неровностями способствуют уменьшению дребезга неплотно установленной в закреплённый на подседельной трубе рамы держатель фляги с жидкостью. Цилиндрической формы ёмкость вращается вокруг своей оси симметрии с совсем небольшой угловой скоростью против часовой стрелки, если смотреть сверху.
В случае движения по ровной твёрдой поверхности отнесённый к радиусу колеса коэффициент трения качения μ=(1+a·v·v)·b, где величины a и b определяются весовой нагрузкой на колесо, его жёсткостью. Если слагаемое (a·v·v) намного меньше единицы в каком-то диапазоне скоростей, то значение коэффициента трения качения при данных условиях будет практически постоянным, и наоборот. К примеру, a·v(1)·v(1)=0,1; v(2)=2·v(1); a·v(2)·v(2)=0,4: коэффициент трения качения увеличится в 1,273 раза, или на 27,3 %.
Предположим, что скорость ветра вдоль дороги v(в), скорость велосипеда относительно системы отсчёта, связанной с Землёй, при движении против него v(з1), по v(з2) (n(з)=v(з2)/v(з1)), с ветром, соответственно, v(з1)+v(в) и v(з2)-v(в) (n(в)=(v(з1)+v(в))/(v(з2)-v(в)); мощность велосипедиста в обеих случаях одинакова F(с1)·v(з1)=F(с2)·v(з2), F(с1), F(с2)- силы сопротивления движению. На основании второго закона Ньютона уравнения движения против и по ветру: F(с1)=F(к1)+ F(л1) (1); F(с2)=F(к2)+F(л2) или F(с1)/n(з)=n(с)·F(к1)+F(л1)/(n(в)·n(в)) (2), где F(к1), F(к2)- величина сил трения качения, F(л1), F(л2)- лобового сопротивления, n(с)=F(к2)/F(к1). Из деления выражения (1) на (2) получается формула для определения отношения величин силы трения качения при движении по ветру и против, n(с)=1/n(з)+(F(л1)/F(к1))·(1/n(з)-1/(n(в)·n(в))); при небольшой относительной скорости движения сила лобового сопротивления ей прямо пропорциональна и тогда n(с)=1/n(з)+(F(л1)/F(к1))·(1/n(з)-1/n(в)).
При уменьшении давления воздуха в шине увеличивается сила трения качения, могущая приводить к постепенному смещению покрышки с камерой относительно обода.
Сообщение от Pranevich Ihar Воздух в шине условно можно рассматривать как набор радиальных пружин, каждая из которых представляет упругое тело с площадью основания S, зависящую от внутренней ширины обода, и высотой h, модуль Юнга E которого равен давлению в ней, а жёсткость к= (ES)/h. В общем случае жёсткость меняется не прямо пропорционально с ростом давления воздуха в шине, так как при этом могут несколько измениться её форма и объём.
Сообщение от Pranevich Ihar Реальность же такова, что чем лучше, в смысле меньшего сопротивления качению, колёса велосипеда, тем существеннее велосипедистом ощущается разница энергозатрат при езде по ветру и против на шоссе, особенно открытом. Предположим, что величина силы лобового сопротивления велосипедиста, движущегося по ветру, равна 5 Н, против него 10 Н, скорость велосипеда относительно поверхности Земли во всех случаях 10 м/с; имеется два комплекта колёс, суммарная сила трения качения которых 5 Н и 10 Н. Для первой пары, при движении по ветру, мощность сил сопротивления движению будет составлять 100 Вт, против- 150 Вт, то есть в 1,5 раза, или на 50% больше; для второго комплекта колёс соответсвенно 150 Вт и 200 Вт,- увеличение в 1,333 раза, или на 33,3 %.
Сообщение от Pranevich Ihar Если более жёсткое колесо, держа в руке, отпустить с некоторой высоты на твёрдую поверхность, то оно после удара поднимется на существенно меньшую, так как запасает небольшую потенциальную энергию, которая в незамкнутой системе препятствует качению. По закону сохранения импульса, пренебрагая сопротивлением воздуха, количество движения тела тела после удара mv(2)=Ft, отсюда его скорость v(2)= mat/m= at. Время взаимодействия t определяется упругими свойствами соударяющихся тел и может изменяться в пределах [0; v(1)/a],- в первом случае тело мгновенно прекратит движение, во втором поднимется на высоту, с которой падало.
Сила трения качения практически не зависит от диаметра колеса, при близких иных условиях, в случае качения по ровной твёрдой поверхности, но увеличивается с уменьшением его радиуса при движении по дороге с препятствиями. Сообщение от Pranevich Ihar Площадь проекции поверхности соприкосновения шины с препятствием на плоскость, перепендикулярную направлению движения, будет тем больше, чем меньше радиус колеса.
Зависимости мощности силы трения качения колеса от скорости, нагружающей массы представляют собой кубические функции.
Из формулы для определения значения коэффициента трения качения, заменив смещение отношением весовой нагрузки колеса к его жёсткости по закону Гука, x=(mg)/k, следует, что, как и от скорости, зависимость коэффициента трения качения колеса от приходящейся на него массы описывается квадратичной функцией.
Определение площади поверхности контакта между дорогой и шиной отношением приходящегося на колесо веса к давлению воздуха в ней не является корректным. Сообщение от Pranevich Ihar Из формулы F=P·S площадь поверхности контакта шины с дорогой может быть верно определена только в том случае, если в качестве P используется давление P(1), оказываемое покрышкой на твёрдую ровную поверхность, а не давление воздуха в ней P(2), которые в общем случае не равны, S=F/P(1). Большой палец руки прикладывается к протектору слабонакачанной шины, а другие- к ободу. Увеличение давления пальца на шину за счёт большей силы ведёт к возрастанию величины смещения, то есть линейной деформации x,- по закону Гука, F=k·x, где k- модуль упругости, или жёсткость покрышки с воздухом; давление воздуха в ней P(2) и площадь S поверхности соприкосновения при этом практически не изменяются. Однако, если рассчитать силу, используя давление воздуха в шине, F=P(2)·S, то она получается постоянной, независимо от смещения, что противоречит реальности, как и расчёт площади контакта по формуле S=F/P(2).
Увеличение высоты внешнего профиля обода, диаметра фланцев втулки, уменьшение длины спиц понижает коэффициент трения качения колеса и зависимость его от скорости движения.
Жёсткое колесо менее подвержено деформациям под воздействием определённой нагрузки и перекатывается через мелкие неровности хорошей дороги, практически не теряя кинетическую энергию. Если более жёсткое колесо, держа в руке, отпустить с некоторой высоты на твёрдую поверхность, то оно после удара поднимется на существенно меньшую, так как запасает небольшую потенциальную энергию, которая в незамкнутой системе препятствует качению.
Быстро оценить суммарную мощность сил трения качения колёс велосипеда можно следующим образом. Прикрепить безмен, используемый в качестве динамометра, спереди к велосипеду, прокатить его без ускорения по ровной поверхности, сняв показания и, умножив их на десять, получить значение силы f. Мощность сил трения качения при езде велосипедиста массой M на велосипеде массой m со скоростью v очень приблизительно (коэффициент трения качения увеличивается с ростом скорости и массы) определяется по формуле P= ((M+m)·f·v)/m. Пример: M= 75 (кг), m= 10 (кг), f= 1 (Н), v= 8 (м/c), Р= 68 (Вт).
Категории дневника
Посмотреть профиль
Пометить как прочтённый