Bisiklet ve fizik

Hepinize iyi akşamlar. Okul gazetesi için taslağımı oluşturduğum kendimce yazdığım bir yazımı paylaşmak istiyorum. bu sitedeki bir çok kişiden de yardım aldım hepsine teşekkür ediyor. gözümden kaçan yanlış bildiğim, düzeltilmesi ve eklenmesi uygun gördüğünüz yerleri, her türlü olumlu-olumsuz eleştiriyi bekliyorum. Çok teşekkürler. Bir sonraki yazım 2 hafta kadar sonra Dünya'da ve Türkiye'de Bisiklet Yolları olacak, şimdiden kafamda canlandırmaya başladım. Çok teşekkürler. daha resim eklemeleri filan yapılacak daha anlaşılır olması için, burada onlar eksik ama hepinizin benden daha iyi anlayacağınızı düşündüğüm için taslağı paylaşıyorum.

BİSİKLET VE FİZİK ÜZERİNE:
Bisiklet 1800’lü yıllarda icat edilmiş, günümüze kadar bir çok değişiklikle aktif olarak kullanılarak gelmiştir. Özellikle 1900’lü yıllarda büyük yarışların da etkisiyle bilimsel olarak verimliliği de artmış, günümüzde ise en verimli basit makineye dönüşmüştür. Bu yazımda sizlere bisiklet ve fizik arasındaki bağı ortaya koymaya çalışacağım. Öncelikle bisikletin belli başlı parçalarına göz atalım:

Parçaları anladığımıza göre yavaştan başlayalım, konuyu dağ bisikleti üzerinden anlatacağım çünkü her yerde görebileceğimiz, yaygın olan bisiklet türü. Genel olarak bisikletlerde önde 3, arkada 7,8,9 dişli vardır. Bunları da çarptığımızda 21, 24, 27 vites gibi sayılar ortaya çıkar. Peki bu doğru mu? Hayır, yanlış maalesef. Bunlar kafa karıştırıcı rakamlar. Ticari potansiyeli de yüksek. Çoğu firma ve alıcılar vites sayısına göre bisikletlerine ve donanımlarına karar veriyorlar. Bu rakamları iyi öğrenirsek kendinizi ve bisikletinizi daha iyi tanırsınız, eğer karar aşamasındaysanız bu süreci hızlandırabilirsiniz. Geri kalan kısmın çoğunu yaygın olduğu için 21 vites üzerinden anlatacağım. Hesaplamaya girmeden 21 vites aslında 13 vites demektir.

Bu 2 sebebe bağlanabilir:
1-) Ön-arka vites dişlisi konumları
2-) Zincirin olmaması gereken konumlarda bulunması (tecrübeyle alakalıdır.)

Konuyu tam anlamanız için kısa bir örnekle hesaplamaları gösteriyorum.

Ön 1. Viteste: 24 dişli
Arka 1. Viteste : 34 dişli olduğunu kabul edersek:

1-) Ön dişli sayısı / Arka dişli sayısı = vites oranını verir.

24 / 34 = 0,7

2-) Elbette bu dişlilerin bağlı olduğu hareketi yola aktaran jant boyutu da işin içerisinde.
Vites oranı . Jant boyutu (inch) = k (vites katsayısı) 0,7 . 26(dağ bisikleti) = 18,2 (k)

3-) Jant çember şeklinde olduğu için Pi sayısı ( )’da atlanmamalı. Vites katsayımızı (k), Pi sayısı () ile çarpınca bisikletimizin bir pedal devrinde katettiği inch cinsinden mesafeyi buluruz.

18.2 . 3.14 = 57,15 (inch)

4-) Ülkemizde metre, santimetre vb. tercih edildiği için birim dönüştürme yapmamız gerek.

1 inch= 2.54 cm 57,15 . 2,54 = 145,2 cm yapar. Bu da bize bisikletimizin bir pedal devrinde katettiği mesafeyi verir.

Bu işlemler anlaşıldıktan sonra gerisi kolay. Şimdi neden 21 vitesin 13 vitese denk olduğunu kanıtlayalım.

1.örnek: Ön 1. Vites= 24 dişli
2.örnek: Ön 2. Vites: 36 dişli
Arka 3. Vites= 20 dişli 24 / 30 = 1,2 vites oranı
Arka 2. Vites: 30 dişli 36 / 30 = 1,2

Bunun gibi bir çok örnek var. Böylece vites sayısının hıza bir etkisi bulunmadığını, 21, 24, 27 vites sayılarının kağıt üzerinde olduğunu gösterdik. Asıl önemli olan bir yapraktaki diş sayısıdır. Elbette bu demek değil ki 21 vites ile 27 vitesin bir farkı yok. Yararları ve zararları var farklı sayıdaki sistemlerin.

27 vites bir sistemin 21 vites bir sistemden üstün yanlarını sıralayacak olursak:

1-) Daha fazla kombinasyon (Araç vites sayıları gibi düşünebilirsiniz.)
2-) Daha yumuşak ve seri geçişler (Zincirin ve diğer vites ekipmanlarının incelmesi)

Üstün yanları olduğu kadar 21 vites bir sistemden aşağı kalır yanları da var:

1-) Aynı kasete sığdırmak için daha ince dişli ve zincirler. Bu da daha kısa sürede aşınma demektir.

Böylece bu kadar vitese ne gerek var diyenlerin sorularını cevaplamış oluyoruz. Buradan bisiklette hız sadece vites oranlarına bağlıymış gibi bir sonuç çıkmasın. Diğer bağlı olduğu durumlara da göz atalım:

1-) Tekerlek Çapı: Tekerleğimizin çapı ne kadar büyürse vites oranıyla çarptığımızda vites katsayımız o kadar fazla çıkar. Yani 1 pedalda aldığımız mesafe artar. Örneğin yarış bisikletlerinde 28 inch kullanılır. Dağ bisikletlerinde ise 26 inch yaygındır. Aynı oranlarda düşünürsek ( 24*34 ) dağ bisikleti 1,45 metre gibi bir mesafe ortaya koyarken yol-yarış bisikleti 1,56 metre gibi bir değer ortaya koyar.

2-) Çarklardaki diş sayısı: Örneğin zamana karşı bisikletlerde ( TT-Time Trial ) ön dişlilerde genelde 46-52 gibi dişli sayıları varken dağ bisikletlerinde 22-32-44 gibi dişli sayıları vardır. Hesaplamayı öğrendik, kendiniz hesaplarsanız aradaki farkı görebilirsiniz.

3-) Ön Dişlideki Pedal Kollarının Uzunluğu: genel olarak bu uzunluk 165-180mm arasında olur. Fiziksel olarak bakarsak tork etkisini hemen anlarız. Kuvvet*Kuvvet kolu etkisinde kuvvet kolu olarak pedal kolunu düşünün. Ne kadar uzun olursa o kadar büyük bir kuvveti aktarır. O zaman neden iyice uzatmıyorlar diyebilirsiniz. Burada bütün kaldıraçlarda olduğu gibi (dişliler de kaldıraçtır. ) uzun aynakolun katettiği yol daha uzundur. Mesafe uzadıkça dizin açılıp kapanma mesafesi de artar. Bu da devrin düşmesi anlamına gelir. Düz yolda çok önemli bir fark ortaya koymaz ama özellikle tırmanışlarda kadans dediğimiz dakikada çevrilen pedal sayısının önemi işin içine girer. Dizlerimizin ve kaslarımızın aşırı zorlanması düşük kadansta ortaya çıkar. Yüksek kadans = Sağlık diyebiliriz kısaca. Biz amatör olduğumuz için bu farklar bizim için önemli değildir.

4-) Lastiklerin diş yapısı: Temel olarak 2 tip lastik vardır.

1. Dişli, arazi koşullarına dayanıklı, arazide daha başarılı lastikler
2. Slick dişsiz dediğimiz asfalt lastikleri

Bunlar da kendi alt kategorilerine ayrılıyor ancak baya biz uzuyor. Dişli lastiklerin sürtünme katsayısı , ağırlığı fazla ve aerodinamikliği az olduğu için asfaltta verimsizlerdir. Tabii ki arazide aerodinamiğin önemi çok azdır, sürtünme katsayısınınve ağırlığın bir nebze fazla olması da işimize gelir ama asfaltta aerodinamik ve ağırlık önem kazanır. Yere basan yüzeyi az olduğu için sürtünmesi de azdır. Hafif oldukları için momentumları düşüktür daha kolay yuvarlanırlar.

5-) Dış faktörler ve kişinin durumu en önemli unsurlardır. Yolun yapısı, eğimi, yumuşaklığı, rüzgar yönü ve kuvveti ve en önemlisi sürücünün fiziksel ve ruhsal durumudur.

Evet arkadaşlar bütün bu bilgiler işin teknik kısmı. En iyisi biz pedal çevirmeye devam edelim çok da kafaya takmayalım. Teşekkürler.

biraz fazla bilimsel olmuş gibi sanki daha okunabilir ve eğlenceli kendini çeken hale getirilebilir bence.

gazetede makale olarak yayinlanacak ama dediginizde haklısınız son bir ekleme lise seviyesinde bir yazi lisedeki bir öğrenci rahatlikla anlamali diye düşünüyorum sizin de fikirleriniz varsa ekleyip cikartabilirim teşekkür ediyorum

etimesgut anadolu lisesindeyim 450 puanlık bir lise 490 ortalamayla liseye giden yakın arkadaşımda var ama bir türlü hızın vitese değil dişliye kaynaklı olduğunu anlatabilmi değilim 20 vites 30 vitesden daha hızlı olabilir dediğimde küfür yiyorum resmen yani yaş ve lise kalitesi mantıkla pek alakalı değil sınavdan önce inekliyip ezberliyolar sonra hoop. uçtu gitti bilgiler.

bakAw ne olacak bizim yazi

Bu konu neden ilgisiz kalmış ya... çok faydalı oldu bana teşekkür ederim
uyan uyan uyan

Bu konu önemli. Tekrar tekrar okuyup bilgilerimizi tazelemekte fayda var. ?

Ben de bir iki ilave yapayım bu fizik konusuna (tercümedir)

Bisikletleri Nasıl Yönlendiririz?
Modern bisiklet, bir tarafa doğru en hafif yaslanmayla gidonun döneceği şekilde tasarlanır, böylece o yöne doğru yönlendirilirsiniz. Bu, bisikleti dengede tutar - gidonu tutmadan sürüş yapabilirsiniz - ve bu aynı zamanda sürüşü rahat ve güvenli kılar. Direksiyon kuvvetleri o kadar küçüktür ki gidon boğazında bilya yatakları kullanılır; buradaki en küçük sürtünme bisikletin kötü bir şekilde çalışmasına neden olur. Ancak, bilyeli rulmanların en az uygun olduğu ve en hızlı yıpranmalarına sebep olan da bu hizmettir.
Ön maşanın iki özelliği bisikletin stabil çalışması için birlikte çalışır: head angle ve fork rake. Head angle yataydan head tube ile (ve dolayısıyla direksiyon ekseni) horizantal arasındaki açıdır. Modern bisikletlerde 68 ° ile 74 ° arasıdır. Fork rake, ön maşanın direksiyon ekseninden öne eğimli olduğu mesafedir. Modern bisikletlerde bu 14 ila 2¾ inç arasındadır. Tasarımcı head angle ve fork rake kombinasyonunu seçerek tekerleğin, direksiyon ekseninin yol yüzeyiyle kesiştiği yerin arkasındaki istenen mesafeyi ayarlar. Bu iki nokta arasındaki mesafeye iz mesafesi denir.



Bisiklet dik konumda dururken, ön tekerleği yukarı doğru iten zemin kuvveti daha sonra ise direksiyon ekseninin arkasında bulunur ancak onunla aynı doğrultudadır dolayısı ile dönme kuvveti yoktur. Bisiklet sağ yana doğru eğilirse, direksiyon ekseni onunla birlikte hareket eder. Bu sırada yukarı doğru iten kuvvet direksiyon ekseninin solundadır ve çatalı sağa doğru çevirme eğilimindedir. Bu, bisikletin sağa dönüşte sağa doğru düşmesini önler. Bisiklet sadece sağa doğru hareket eder, çünkü yol onu hem yukarı hem de yana doğru iter. Dönüş etkisi, yoldan yukarı ve yana doğru olan kuvvet kombinasyonu ile doğrudan bisikletin yatış açısını düzeltinceye kadar kadar maşayı döndürmeye devam eder. Aslında, bir dönüş için eğilmiş olan bisiklet, tekrar dik duruma gelmesini sağlayan dönüş derecesini seçer. Aynı işlemle, eğer bisiklet eğilmiyorsa, ön tekerlek düz durma eğilimindedir.
İz mesafesi ne kadar büyük olursa, bir noktaya kadar otomatik düzeltme etkisi de o kadar büyük olur. Ama çok fazla iz mesafesi, ön çatal dönerken ağırlık merkezinin aşağıya doğru inmesinden dolayı tam ters bir etki yaratır. Aslında, bu bir tür düşmedir ve maşanın fazla uzağa çevirmek istemesini sağlar. Bisiklet tasarımcıları o kadar ileri gitmemeye özen gösterir.
Uzun izli bir bisiklet çok hassastır ve yaptığınız her yönlendirmeyi izler. Eğrilerin etrafında "yönlendirmek" zorunda kalmayacağınız türden bir bisiklet - yönlendirmenize karşı hassastır, çünkü sürerken denge değişimini hissediyor. Ancak, doğal olarak dengesiz bir sürücü olursanız, bu etkiyi istemezsiniz - ne kadar sallandığınızdan bağımsız olarak düz giden duyarsız bir bisiklet istersiniz. Hassas direksiyon, engebeli yollarda bir dezavantajdır çünkü bisiklet, sizin eğilmenizle yol yüzeyinin çarpmalara doğru eğilmesi arasındaki farkı söyleyemez. Hassas bir bisiklet yolun sarsıntılarını takip etmeye çalışacaktır, bu nedenle zorlu yollarda hassas bir bisikleti kontrol etmek duyarsız bir bisikletten daha fazla beceri gerektirir. Böylece, engebeli yollarda, düzgün yollardan daha az hassas bir bisiklet istersiniz. Ne kadar hızlı gidersen, belirli bir eğri için o kadar fazla eğilmelisin. Tersine, belirli bir eğim için ne kadar hızlı giderseniz, kıvrım o kadar yumuşak ve ön çatal o kadar az döndürülmelidir.
Arka taşıyıcıya ağır bir yük taşıyan bir bisiklet ön tekerleklerde yalpalama yapma eğilimindedir. Daha büyük iz mesafeli bir maşa takılması, eğilmeye karşı daha fazla hassasiyet sağlar ve yalpalamayı ortadan kaldırır.

Bilgiler için teşekkürler arkadaşlar. Ben de bu konuyu hobi olarak yaptığım araştırmalardan derlediğim bir yazıyla, durum uzayı modelleriyle birlikte açıklamayı planlıyorum.