Немного о физике движения колеса
Рассмотрим совокупность процессов, происходящих при качении колеса транспортного средства. Не так важно, велосипед это, автомобиль или трактор. Разница между двухколесными и четырех-колесными транспортными средствами проявляется в поворотах, но об этом чуть позже.
Чистое качение - это идеальный стеклянный шарик на идеально ровной стеклянной поверхности без ускорений, торможений и боковых смещений. Наше колесо очень далеко от этого идеала, и поэтому необходимо рассматривать несколько параллельно происходящих процессов.
Итак :
1. Силы трения. За счет них происходит ускорение - положительное, отрицательное и разновекторное. От ширины не зависит, поскольку с увеличением площади сопрокосновения пропорционально уменьшается удельное давление на подлежащую поверхность - разно-направленные взаимокомпенсирующие процессы. Доказательство этого приводилось в 7 классе на уроке физики. Прямоугольный брусочек клали сначала плашмя, потом на торец и тянули мерной пружинкой. Оказывалось, что усилие, для того, чтобы сдвинуть брусочек с места одинаковые. Потом добавляли грузики сверху. Оказывалось, что с грузиками сила трения увеличивалась, но опять же не зависила от площади опоры.
Силы трения - чрезвычайно важны в том случае, если мы хотим не только бесконечно катиться по прямой с постоянной скоростью, но и разгоняться, тормозить и поворачивать. Из эмпирического опыта мы прекрасно знаем, что по чистому идеальному льду можно прекрасно катиться по прямой, но ровно до тех пор, пока не попытаемся придать нашему ТС какое либо ускорение - положительное (разгон), отрицательное (торможение) или центростремительное (поворот).
2. Сопротивление качению. Умозрительно можно представить, насколько мягкое эластичное шершавое колесо , катящееся по столь-же не идеальной поверхности, отличается от абсолютно твердого шарика на абсолютно гладкой поверхности. Чем мягче колесо ( ниже давление), более развит протектор (неоднородность), более выражена неоднородность поверхности (копытинг), тем более сопротивление качанию.
В общем смысле увеличение сопротивления качению (снижение наката) возникает из-за упругой деформации и рассеивания в тепло. Попробуйте проехать быстро на автомобиле на полуспущенном колесе. Первое, на что вы обратите внимание при остановке - резкий нагрев спущенного колеса, в то время как остальные будут холодные. Гудение крупных шашечек протектора - то же самое- преобразование бесценной энергии движителя в звук.
Зависит ли сопротивление качению от ширины? В одинаково накаченном, одинаково круглом, одинаково гладком колесе, представьте себе -нет. Как одинаково будет катиться большой и маленький идеальный стеклянный шар.
В реальности же более широкая покрышка всегда более мягкая, с выраженным протектором и сильно отличается от окружности на разрезе.
3. Инерция. Играет роль только при ускорении. Положительном и отрицательном. Особенно важно центростремительное ускорение, возникающее при вращении. На бытовом уровне выглядит так - чем тяжелее маховик, тем его тяжелее раскрутить и остановить. Понятно, что у более тяжелой покрышки (не широкой, а именно тяжелой) с этим все гораздо хуже. Потому килограмм на багажнике и в большом сальнике - это ниочем, а килограмм на колесах - катастрофа.
4. Воздушное сопротивление. В общем случае - чем шире, тем больше. Если детализировать - важна плавность обтекания потока, срывы, турбулентность и т.д. При катании по чужим огородам влияние минимально, при шоссерных скоростях может быть весьма значимо.
Так откуда же в неокрепших умах двоечников возникает иллюзия, что «широкие» шины лучше держат в поворотах? Дело, конечно же не в ширине, как таковой. Широкие велосипедные покрышки, как правило, обладают более выраженными боковыми грунтозацепами. Они и увеличивают коэффициент трения при наклоне колеса. Если есть за что цепляться. На гладком льду не увеличат, и вы упадете.
Печальные доказательства этому появляются ежегодно в апреле, когда неразумные мотоциклисты выезжают на своих широченных, но летних задних шинах на холодный сухой асфальт и пачками улетают в отбойник в поворотах.
Так зачем же вообще нужны широкие покрышки низкого давления? Скажу очевидные вещи, но нужно закончить:
Для снижения УДЕЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ НА ГРУНТ. Позволяет не провалиться на слабонесущих грунтах. Схема работает в очень узком диапазоне - грунт-давление в покрышке, поэтому на серьезных машинах повышенной проходимости существует система оперативного регулирования давления в колесах. Что бы поймать баланс.
Если грунт не несущий совсем ( сухой мелкий песок, свежий снег, снегокаша) - достигнуть баланса может не получиться,колесо провалится, и в этом случае...
5. Вступает в действие пятая сила - сопротивление грунта. К сожалению, это сопротивление, как и в случае с воздухом, пропорционально ширине - чем шире, тем больше, соответсвенно все усилия и затраты по увеличению размеров и ширины колес только во вред и псу под хвост.
|
|
Ответить с цитированием