Jedna od najomiljenijih vrsta aktivne rekreacije je vožnja biciklom. Osim što bicikl omogućuje jačanje i razvoj različitih mišića (mišića nogu, ruku, leđa i trbuha), on je i način da razgledate lokalne znamenitosti ili se jednostavno razveselite vozeći ga s cijelom obitelji. ili s prijateljima. Međutim, nepravilna vožnja bicikla može uzrokovati modrice i ogrebotine. Pogotovo kada vozite velikom brzinom dok skrećete. Pokušajmo otkriti što trebate učiniti da biste sigurno prolazili kroz zavoje dok vozite bicikl.
Kada se pedale bicikla okreću, sila biciklista se prenosi na kotače, pa se oni počinju okretati. Gume bicikla su u interakciji s površinom ceste. Sile ove interakcije su sila reakcije oslonca i sila trenja, a potonja je ta koja uzrokuje pomicanje bicikla i također štiti bicikl od klizanja tijekom zavoja. Što je veća sila trenja između guma bicikla i površine ceste, to će vožnja biti sigurnija i pouzdanija, osobito u zavojima. Maksimalna sila trenja je sila trenja klizanja, određena je formulom:
gdje je koeficijent trenja, a N je sila reakcije oslonca usmjerena okomito prema gore.
Tijekom skretanja, bicikl se kreće duž luka koji ima određeni polumjer R (vidi pogled odozgo). U ovom slučaju, brzina bicikla je usmjerena tangencijalno na putanju, a centripetalna akceleracija i sila trenja koja drži biciklista usmjereni su prema središtu luka. Prema drugom Newtonovom zakonu:
Uzimajući u obzir da je sila gravitacije usmjerena okomito prema dolje, a centripetalna akceleracija jednaka je
nalazimo da se najmanji mogući radijus luka izračunava po formuli:
Koeficijent trenja gume je u rasponu od 0,5 do 0,8 za suhi asfalt i u rasponu od 0,25 do 0,5 za mokri asfalt. Dakle, kada vozite brzinom od 15 km/h (približno 4,2 m/s), bit će sigurno skrenuti duž luka polumjera R = 4,2 2 / (0,5 9,8) = 3,6 m (suhi asfalt) i R= 4,2 2 / (0,25 9,8) = 7,2 m (mokri asfalt).
Također treba napomenuti da za održavanje ravnoteže pri skretanju morate lagano nagnuti bicikl u smjeru skretanja.
Koristeći predloženu metodu, predlažemo da izračunate:
- siguran radijus luka okretanja pri brzini od 24 km/h na suhoj zemljanoj cesti (koeficijent trenja 0,4) i na ledu (koeficijent trenja 0,15);
- kut α nagiba bicikla za održavanje ravnoteže pri okretanju istom brzinom, uzimajući u obzir da centrifugalna sila djeluje na središte mase bicikla.
Da biste spriječili pad dvokotača, morate stalno održavati ravnotežu. Budući da je površina oslonca bicikla vrlo mala (u slučaju bicikla s dva kotača, to je samo ravna linija povučena kroz dvije točke u kojima kotači dodiruju tlo), takav bicikl može biti samo u dinamičkoj ravnoteži. To se postiže upravljanjem: ako se bicikl naginje, biciklist naginje upravljač u istom smjeru. Zbog toga se bicikl počinje okretati, a centrifugalna sila vraća bicikl u uspravan položaj. Ovaj se proces odvija kontinuirano, tako da dvokotač ne može voziti strogo ravno; Ako je upravljač fiksiran, bicikl će sigurno pasti. Što je veća brzina, to je veća centrifugalna sila i manje trebate skrenuti upravljač da biste održali ravnotežu.
Prilikom skretanja morate nagnuti bicikl u smjeru skretanja tako da zbroj gravitacije i centrifugalne sile prolazi kroz potpornu liniju. Inače će centrifugalna sila nagnuti bicikl u suprotnom smjeru. Kao kada se krećete ravno, nemoguće je idealno održavati takav nagib, a upravljanje se provodi na isti način, samo se položaj dinamičke ravnoteže pomiče uzimajući u obzir centrifugalnu silu koja je nastala.
Dizajn upravljača bicikla olakšava održavanje ravnoteže. Os rotacije upravljača nije okomita, već je nagnuta unatrag. Također se proteže ispod osi rotacije prednjeg kotača i ispred točke gdje kotač dodiruje tlo. Ovaj dizajn postiže dva cilja
- Kada prednji kotač bicikla u pokretu slučajno skrene iz neutralnog položaja, javlja se moment trenja u odnosu na upravljačku osovinu, koji vraća kotač natrag u neutralni položaj.
- Ako nagnete bicikl, javlja se moment sile koji okreće prednji kotač u smjeru naginjanja. Ovaj moment je uzrokovan reakcijskom silom tla. Primjenjuje se na točku gdje kotač dodiruje tlo i usmjeren je prema gore. Budući da os upravljanja ne prolazi kroz ovu točku, kada je bicikl nagnut, sila reakcije tla se pomiče u odnosu na os upravljanja.
Tako se provodi automatsko upravljanje, pomažući u održavanju ravnoteže. Ako se bicikl slučajno nagne, prednji kotač se okreće u istom smjeru, bicikl se počinje okretati, centrifugalna sila ga vraća u uspravan položaj, a sila trenja vraća prednji kotač u neutralni položaj. Zahvaljujući tome, možete bez problema voziti bicikl “bez ruku”. Bicikl sam održava ravnotežu. Pomicanjem težišta u stranu možete održavati konstantan nagib bicikla i napraviti zavoj.
Može se primijetiti da sposobnost bicikla da samostalno održava dinamičku ravnotežu ovisi o dizajnu vilice upravljača. Odlučujući čimbenik je reakcijski krak nosača kotača, odnosno duljina okomice spuštene od točke dodira kotača s tlom do osi rotacije vilice; ili, što je ekvivalentno, ali lakše za mjerenje, udaljenost je od točke kontakta kotača do točke presjeka osi rotacije vilice s tlom. Stoga će za isti kotač rezultirajući okretni moment biti veći što je veći nagib osi rotacije vilice. Međutim, za postizanje optimalnih dinamičkih karakteristika nije potreban maksimalni moment, već strogo definiran: ako će premali moment dovesti do poteškoća u održavanju ravnoteže, onda će prevelik moment dovesti do oscilatorne nestabilnosti, posebno, shimmy” (vidi dolje). Stoga je položaj osi kotača u odnosu na os vilice pažljivo odabran tijekom projektiranja; Mnoge vilice za bicikle dizajnirane su za savijanje ili jednostavno pomicanje osovine kotača prema naprijed kako bi se smanjio prekomjerni kompenzacijski moment.
Pri velikim brzinama (počevši od otprilike 30 km/h), prednji kotač može doživjeti tzv Brzinsko kolebanje ili "shimmies" fenomen je dobro poznat u zrakoplovstvu. Kod ovog fenomena kotač se spontano njiše udesno i ulijevo. Skretanja pri velikim brzinama najopasnija su kada se vozi “bez ruku” (odnosno kada biciklist vozi bez držanja za upravljač). Razlog za njihanje pri velikim brzinama nije loša montaža ili slabo pričvršćenje prednjeg kotača, oni su uzrokovani rezonancijom. Brzo njihanje lako je zaustaviti usporavanjem ili promjenom držanja, ali ako to ne učinite, mogu biti smrtonosni.
Pri velikim brzinama možete koristiti kontraupravljanje, tehniku poznatu motociklistima, da kontrolirate svoj motocikl. Glatko gurnite desni upravljač od sebe i držite ga u tom položaju - skrenite udesno. Guramo onu s lijeve strane - skrećemo lijevo.
Vožnja bicikla je učinkovitija (u smislu potrošnje energije po kilometru) i od hodanja i od vožnje. Vožnja biciklom brzinom od 30 km/h sagorijeva 15 kcal/km (kilokalorija po kilometru), odnosno 450 kcal/h (kilokalorija po satu). Pri hodu brzinom od 5 km/h sagorijeva se 60 kcal/km ili 300 kcal/h, odnosno vožnja bicikla je četiri puta učinkovitija od hodanja u smislu utroška energije po jedinici udaljenosti. Budući da vožnja bicikla sagorijeva više kalorija po satu, to je i bolja aktivnost za vježbanje. Kod trčanja je potrošnja kalorija po satu još veća. Mora se uzeti u obzir da utjecaj trčanja, kao i nepravilna vožnja bicikla (primjerice, vožnja uzbrdo u visokim brzinama, hladna koljena, nedostatak dovoljno tekućine i sl.) mogu ozlijediti koljena i skočne zglobove. Istrenirani čovjek koji nije profesionalni sportaš može dugo razvijati snagu od 250 watta, odnosno 1/3 KS. S. To odgovara brzini od 30-50 km/h na ravnoj cesti. Žena može razviti manje apsolutne snage, ali više snage po jedinici težine. Budući da se na ravnoj cesti gotovo sva snaga troši na svladavanje otpora zraka, a pri vožnji uzbrdo glavni troškovi su na svladavanju sile teže, žene, uz ostale uvjete, voze sporije na ravnom, a brže uzbrdo.
Potrošnja kalorija mora se izračunati po kilogramu tjelesne težine. 4 km/h - 0,04; 10 km/h - 0,07; 15 km/h - 0,11; 20 km/h - 0,14; 30 km/h - 0,18; Zatim odabrani koeficijent pomnožimo s tjelesnom težinom i dobivamo potrošnju kalorija po minuti. Na primjer, vozio sam 2,5 sata prosječnom brzinom od 30 km/h, moja težina je 95 kg, ukupno 0,18 * 95 * 150 = 2565 kcal. Neki ljudi vlastitoj težini dodaju težinu bicikla, što je prilično kontroverzno. U svakom slučaju, mogu se dobiti samo približni podaci.
Brzina bicikla ovisi o snazi pedaliranja, vrsti i klasi bicikla, stanju kolnika, terenu i vjetru. Bilo bi zanimljivo procijeniti u kojim omjerima.
Prema mojim zapažanjima, ako je na glatkoj autocesti brzina krstarenja 30 km/h, onda na sporednoj cesti pada na 25, pri vožnji u grupi može porasti na 35, čeoni vjetar može smanjiti brzinu na 20 km/h. h i to se doživljava kao teško. Pri vožnji uzbrdo brzina se lako smanji, primjerice, na 15 km/h i to se doživljava kao normalno.
Na internetu se vjeruje da se već pri brzinama od 25-30 km/h glavne snage troše na borbu protiv otpora zraka, a općenito brzine iznad 30 km/h određuju ne toliko snaga nogu koliko aerodinamika. Ovo me brine. 
Prema mojim zapažanjima, aerodinamika se puno jače osjeti pri čeonom vjetru, kada se morate boriti protiv vjetra. Pritom se vjetar u leđa uopće ne osjeća, jer je brzina kretanja obično veća od brzine vjetra. I brzina ne postaje jako visoka. Možda je važnost aerodinamike donekle preuveličana? Na sreću, nije jako teško procijeniti raspodjelu troškova prilikom premještanja bicikla. Zatim možete usporediti te podatke s objavljenim opažanjima korisnika bicikala opremljenih mjeračima snage.
Snaga i vuča
Za početak, zanimljivo je razumjeti kojim resursima raspolaže biciklist. Pri dugotrajnom pedaliranju glavna karakteristika je izlazna snaga. Sudeći prema recenzijama vlasnika mjerača snage, može se pretpostaviti da se 200 vata može proizvoditi dugo vremena. To odgovara konstantnoj vučnoj sili od 28,8 newtona pri brzini od 25 km/h (25 km/h je 6,94 m/s, 200 / 6,94 = 28,8).
Radi veće jasnoće, dalje ću prikazati silu u jedinicama kilogram-sila. 
Jedan kilogram-sila (označava se "kg" za razliku od mase - "kg") je težina tijela mase 1 kg, odnosno sila kojom uteg na kojem je napisano "1 kg" pritišće na vaga. To je ono čime se bavimo u svakodnevnom životu umjesto samom "tjelesnom težinom". 1 kg = 9,81 newtona.
Sukladno tome, 200 W snage generirane pri 25 km/h je samo 2,9 kg sile primijenjene na bicikl. To izgleda čudno, jer možete lako podići mnogo veći teret. Ali to je razlika između snage i rada. Teret se ne smije samo podizati, nego se podiže i podiže, i to brzo. Naravno, za kratko vrijeme možete razviti veću snagu i veću moć, ali za dugo razdoblje rezultati su približno isti. Usput, konjska snaga je 1 KS. = 736 vata, samo 3,5 puta više od snage prosječnog biciklista.
Kada se vozilo ravnomjerno kreće, sila otpora (F) određena je trima faktorima: trenjem kotrljanja (R), uzbrdicom (T) (izraženo kao povećanje težine koja se mora gurnuti uzbrdo) i otporom zraka (Q) .
Sila trenja ovisi o koeficijentu. trenje (k) i težinska komponenta (P) okomito na površinu. Odnosno, što je veća težina, to je cesta lošija, što su gume lošije, to je veći otpor zbog trenja.
Tobogan dodaje vučnu silu (T), ovisno o težini (P) i kutu (alfa), ali blago smanjujući pritisak na podlogu, odnosno silu trenja.
Konačno, sila otpora (Q) proporcionalna je površini poprečnog presjeka (S), koeficijentu otpora (Cx) i kvadratu brzine (v), a množitelj (po) je gustoća zraka.
Gorki
Od tri pojma potpuna jasnoća je samo kod kretanja uzbrdo ili nizbrdo. Težina (biciklist + opremljen bicikl) je poznata, kao i tangens kuta nagiba.
Tangenta je označena na prometnom znaku jer je to postotak uspona za horizontalna projekcija dužina puta. Odnosno, ovo je duljina puta na karti. Uz "postotke" tipične za ceste, to je praktički isto što i "sinus" - porast visine za dužina puta, ali morate zapamtiti da nagib od 100% odgovara kutu od 45 stupnjeva, a ne 90. Općenito, možemo pretpostaviti da nagib od 10% znači 1 metar uspona na 10 metara staze.
Sila koja će se stalno povlačiti unatrag tijekom penjanja je postotak naveden na prometnom znaku težine praznog vozila (biciklist + bicikl). Na primjer, s težinom od 90 kg, kada idete uzbrdo uz nagib od 10%, bicikl će biti povučen natrag silom od 9 kg. Budući da smatramo da biciklistu pri brzini od 25 km/h pri brzini od 25 km/h stoji na raspolaganju snaga od 200 watta, ili kako smo gore razmotrili, 2,9 kg vučne sile, jasno je da ne može voziti takvom brzinom, jer 2,9 kg povlačenja naprijed je manje od 9 kg povlačenja natrag. Ali kako se brzina smanjuje, "vlačna sila" se povećava. Ako zanemarimo gubitke zbog trenja i otpora zraka, tada možemo voziti brzinom W/F (raspoloživa snaga podijeljena sa silom koja vuče unatrag), odnosno 8 km/h. (200 / 9 / 9.81 * 3.6) . Izgleda kao istina :)
Ima dobrih vijesti. Kada se vozi nizbrdo s nagibom od 10%, to daje (gore spomenutom biciklistu) 9 kg vučne sile, što je tri puta više od pedaliranja. Stoga, općenito, nema posebne svrhe okretati pedale. Bolje je čuvati snagu.
Trenje
Prvi član R sadrži nepoznati koeficijent trenja. Točnije, koeficijent trenja kotrljanja (k = k’*r, gdje je r radijus kotača). Ovisi o "kotrljanju" gume i kvaliteti ceste. Naravno, može jako varirati, a podatke je teško pronaći. Za početak, možete uzeti k = 0,004 za kotač na asfaltu, iako ima podataka 10 puta manje i 4 puta više. Ako usporedite sa silama pri vožnji uzbrdo, onda se taj koeficijent trenja osjeti kao da idete uzbrdo uz nagib od 0,4%, dakle praktički ništa :) U kilogramima sile to je 0,36 kg. Odgovarajuća hipotetska brzina (bez klizača i bez otpora zraka, na primjer na sobnom biciklu) pri 200 watta = 204 km/h. Ne čini se kao istina :) Obično se odmah osjeti da li se bicikl kotrlja ili ne. Ili ovaj bicikl/gume/pritisak u gumama/asfalt itd. bolje se kotrlja, ali onaj tamo lošije. Sudeći prema izračunima, pri brzinama znatno manjim od 200 km/h ne bi trebalo biti takvih senzacija, svi bi se bicikli trebali činiti jednako.
Vjetar
Pojam "aerodinamički" sadrži dva parametra koji utječu na otpor. Prvo je "frontalno" područje (S).
Ovaj se parametar može mjeriti pomoću sličnih fotografija. To ću učiniti kasnije, kada budem uspoređivao izračune s eksperimentalnim podacima. Za sada možemo pretpostaviti S = 0,5 m2. Drugi parametar Cx je najmisteriozniji. Ovo je aerodinamički koeficijent otpora ili koeficijent. teći okolo
Ovaj koeficijent ovisi o tome koliko je površina glatka i koliko je savršen aerodinamički oblik. Za procjenu možete uzeti Cx = 0,5
Za brzinu od 25 km/h aerodinamička sila otpora jednaka je 0,75 kg, odnosno oduzeti će samo 51 vat od raspoloživih 200 vata. A ako za aerodinamički otpor koristite svih 200 vata, tada će izračunata brzina biti jednaka 39 km/h, a sila aerokočenja jednaka je 1,9 kg. Teško je još komentirati. Pri 25 km/h aerodinamički otpor se baš i ne osjeti, no 39 km/h se kod mene postiže pri spuštanju nizbrdo, a uzbrdo može dati veliki plus snazi pedaliranja.
Općenito, za gore procijenjene parametre (težina biciklista + bicikl = 90 kg, asfalt) za vožnju malom uzbrdicom, koja se možda ne osjeća kao brdo = 1% (ovo je 1 metar pada na 100 metara staze), raspoloživih 200 watta dat će brzinu od 30,7 km/h Raspodjela troškova: trenje 15% (0,36 kg), brdo 38% (0,9 kg), aerodinamika 47% (1,14 kg). A kada se vozite niz isto brdo, brzina će se povećati na 43 km/h, a rezultirajući "potisak" s brda = 0,9 kg omogućit će nadoknadu povećanih gubitaka zbog otpora zraka = 2,2 kg.
Brojevi se mogu "dodirnuti" pomoću.
Dakle, prvi zaključci su otprilike ovi:
- Ispravnije je usporediti aerodinamički otpor s vožnjom uzbrdo (nizbrdo), nego s svladavanjem trenja, budući da uzbrdica daje doprinos usporediv s "aerom" čak i na potpuno neprimjetnim nagibima.
- "Mobilnost" bicikla treba se riješiti eksperimentalno. Sasvim je moguće da koeficijent trvenja u mreži uvelike su podcijenjena.
Postoji prekrasan eksperiment na internetu o postizanju brzine s različitom snagom primijenjenom na pedale. Odatle možete uzeti podatke kako biste pojasnili distribuciju doprinosa "pokretljivosti" i aerodinamike. To će biti učinjeno u bilješci.
Napominjem da je ravnomjerno kretanje razmatrano gore. To znači da uopće nije uzeta u obzir inercija kretanja, koja je vrlo primjetna pri klizanju. Na primjer, kada ubrzavate nizbrdo, posebno "uvijajući se" pri dnu, lako možete uletjeti u mali uspon. Ali ako je uspon velik, tada će se na kraju potrošiti nakupljena inercija od prethodnog spuštanja. Tada gornje formule počinju djelovati. O doprinosu inercije malo je bilo riječi u bilješci.
Da biste spriječili pad dvokotača, morate stalno održavati ravnotežu. Budući da je površina oslonca bicikla vrlo mala (u slučaju bicikla s dva kotača, to je samo ravna linija povučena kroz dvije točke u kojima kotači dodiruju tlo), takav bicikl može biti samo u dinamičkoj ravnoteži. To se postiže upravljanjem: ako se bicikl naginje, biciklist naginje upravljač u istom smjeru. Zbog toga se bicikl počinje okretati, a centrifugalna sila vraća bicikl u okomiti položaj. Ovaj se proces odvija kontinuirano, tako da dvokotač ne može voziti strogo ravno; Ako je upravljač fiksiran, bicikl će sigurno pasti. Što je veća brzina, to je veća centrifugalna sila i manje trebate skrenuti upravljač da biste održali ravnotežu.
Prilikom skretanja morate nagnuti bicikl u smjeru skretanja tako da zbroj gravitacije i centrifugalne sile prolazi kroz potpornu liniju. Inače će centrifugalna sila nagnuti bicikl u suprotnom smjeru. Kao kada se krećete ravno, nemoguće je idealno održavati takav nagib, a upravljanje se provodi na isti način, samo se položaj dinamičke ravnoteže pomiče uzimajući u obzir centrifugalnu silu koja je nastala. Dizajn upravljača bicikla olakšava održavanje ravnoteže. Os rotacije upravljača nije okomita, već je nagnuta unatrag. Također se proteže ispod osi rotacije prednjeg kotača i ispred točke gdje kotač dodiruje tlo.
Ovaj dizajn postiže dva cilja:
Ako prednji kotač slučajno skrene iz neutralnog položaja, javlja se moment trenja u odnosu na upravljačku osovinu, koji vraća kotač natrag u neutralni položaj.
Ako nagnete bicikl, javlja se moment sile koji okreće prednji kotač u smjeru naginjanja. Ovaj moment je uzrokovan reakcijskom silom tla. Primjenjuje se na točku gdje kotač dodiruje tlo i usmjeren je prema gore. Budući da os upravljanja ne prolazi kroz ovu točku, kada je bicikl nagnut, sila reakcije tla se pomiče u odnosu na os upravljanja.
Tako se provodi automatsko upravljanje, pomažući u održavanju ravnoteže. Ako se bicikl slučajno nagne, prednji kotač se okreće u istom smjeru, bicikl se počinje okretati, centrifugalna sila ga vraća u uspravan položaj, a sila trenja vraća prednji kotač u neutralni položaj. Zahvaljujući tome, možete voziti bicikl "bez ruku". Bicikl sam održava ravnotežu. Pomicanjem težišta u stranu možete održavati konstantan nagib bicikla i napraviti zavoj.
Može se primijetiti da sposobnost bicikla da samostalno održava dinamičku ravnotežu ovisi o dizajnu vilice upravljača. Odlučujući čimbenik je reakcijski krak nosača kotača, odnosno duljina okomice spuštene od točke dodira kotača s tlom do osi rotacije vilice; ili, što je ekvivalentno, ali lakše za mjerenje, udaljenost je od točke kontakta kotača do točke presjeka osi rotacije vilice s tlom. Stoga će za isti kotač rezultirajući okretni moment biti veći što je veći nagib osi rotacije vilice. Međutim, da bi se postigle optimalne dinamičke karakteristike, ono što je potrebno nije maksimalni zakretni moment, već strogo definiran: ako će premali zakretni moment dovesti do poteškoća u održavanju ravnoteže, onda će preveliki dovesti do oscilatorne nestabilnosti, posebice, “shimmyja”. " (Pogledaj ispod). Stoga je položaj osi kotača u odnosu na os vilice pažljivo odabran tijekom projektiranja; Mnoge vilice za bicikle dizajnirane su za savijanje ili jednostavno pomicanje osovine kotača prema naprijed kako bi se smanjio prekomjerni kompenzacijski moment.
Rašireno mišljenje o značajnom utjecaju žiroskopskog momenta rotirajućih kotača na održavanje ravnoteže je netočno. Pri velikim brzinama (počevši od otprilike 30 km/h), prednji kotač može doživjeti tzv. Brzinsko kolebanje ili "shimmies" fenomen je dobro poznat u zrakoplovstvu. Kod ovog fenomena kotač se spontano njiše udesno i ulijevo. Skretanja pri velikim brzinama najopasnija su kada se vozi “bez ruku” (odnosno kada biciklist vozi bez držanja za upravljač). Razlog za njihanje pri velikim brzinama nije loša montaža ili slabo pričvršćenje prednjeg kotača, oni su uzrokovani rezonancijom. Brzo njihanje lako je zaustaviti usporavanjem ili promjenom držanja, ali ako to ne učinite, mogu biti smrtonosni.
Vožnja bicikla je učinkovitija (u smislu potrošnje energije po kilometru) i od hodanja i od vožnje. Vožnja biciklom brzinom od 30 km/h sagorijeva 15 kcal/km (kilokalorija po kilometru), odnosno 450 kcal/h (kilokalorija po satu). Pri hodu brzinom od 5 km/h sagorijeva se 60 kcal/km ili 300 kcal/h, odnosno vožnja bicikla je četiri puta učinkovitija od hodanja u smislu utroška energije po jedinici udaljenosti. Budući da vožnja bicikla sagorijeva više kalorija po satu, to je i bolja aktivnost za vježbanje. (Kod trčanja je potrošnja kalorija po satu još veća, ali vibracije oštećuju koljena i skočne zglobove). Istrenirani čovjek koji nije profesionalni sportaš može dugo razvijati snagu od 250 watta, odnosno 1/3 KS. To odgovara brzini od 30-50 km/h na ravnoj cesti. Žena može proizvesti manje snage, ali više snage po jedinici težine. Budući da se na ravnoj cesti gotovo sva snaga troši na svladavanje otpora zraka, a pri vožnji uzbrdo glavni troškovi su na svladavanju sile teže, žene, uz ostale uvjete, voze sporije na ravnom, a brže uzbrdo.
Da biste spriječili pad dvokotača, morate stalno održavati ravnotežu. Budući da je površina oslonca bicikla vrlo mala (u slučaju bicikla s dva kotača, to je samo ravna linija povučena kroz dvije točke u kojima kotači dodiruju tlo), takav bicikl može biti samo u dinamičkoj ravnoteži. To se postiže upravljanjem: ako se bicikl naginje, biciklist naginje upravljač u istom smjeru. Zbog toga se bicikl počinje okretati, a centrifugalna sila vraća bicikl u okomiti položaj. Ovaj se proces odvija kontinuirano, tako da dvokotač ne može voziti strogo ravno; Ako je upravljač fiksiran, bicikl će sigurno pasti. Što je veća brzina, to je veća centrifugalna sila i manje trebate skrenuti upravljač da biste održali ravnotežu.
Prilikom skretanja morate nagnuti bicikl u smjeru skretanja tako da zbroj gravitacije i centrifugalne sile prolazi kroz potpornu liniju. Inače će centrifugalna sila nagnuti bicikl u suprotnom smjeru. Kao kada se krećete ravno, nemoguće je idealno održavati takav nagib, a upravljanje se provodi na isti način, samo se položaj dinamičke ravnoteže pomiče uzimajući u obzir centrifugalnu silu koja je nastala.
Dizajn upravljača bicikla olakšava održavanje ravnoteže. Os rotacije upravljača nije okomita, već je nagnuta unatrag. Također se proteže ispod osi rotacije prednjeg kotača i ispred točke gdje kotač dodiruje tlo. Ovaj dizajn postiže dva cilja:
- Kada prednji kotač bicikla u pokretu slučajno skrene iz neutralnog položaja, javlja se moment trenja u odnosu na upravljačku osovinu, koji vraća kotač natrag u neutralni položaj.
- Ako nagnete bicikl, javlja se moment sile koji okreće prednji kotač u smjeru naginjanja. Ovaj moment je uzrokovan reakcijskom silom tla. Primjenjuje se na točku gdje kotač dodiruje tlo i usmjeren je prema gore. Budući da os upravljanja ne prolazi kroz ovu točku, kada je bicikl nagnut, sila reakcije tla se pomiče u odnosu na os upravljanja.
Dakle, provodi se automatsko upravljanje, pomaže u održavanju ravnoteže. Ako se bicikl slučajno nagne, prednji kotač se okreće u istom smjeru, bicikl se počinje okretati, centrifugalna sila ga vraća u uspravan položaj, a sila trenja vraća prednji kotač u neutralni položaj. Zahvaljujući tome, možete voziti bicikl "bez ruku". Bicikl sam održava ravnotežu. Pomicanjem težišta u stranu možete održavati konstantan nagib bicikla i napraviti zavoj.
Može se primijetiti da sposobnost bicikla da samostalno održava dinamičku ravnotežu ovisi o dizajnu vilice upravljača. Odlučujući čimbenik je reakcijski krak nosača kotača, odnosno duljina okomice spuštene od točke dodira kotača s tlom do osi rotacije vilice; ili, što je ekvivalentno, ali lakše za mjerenje, udaljenost je od točke kontakta kotača do točke presjeka osi rotacije vilice s tlom. Stoga će za isti kotač rezultirajući okretni moment biti veći što je veći nagib osi rotacije vilice. Međutim, da bi se postigle optimalne dinamičke karakteristike, ono što je potrebno nije maksimalni zakretni moment, već strogo definiran: ako će premali zakretni moment dovesti do poteškoća u održavanju ravnoteže, onda će preveliki dovesti do oscilatorne nestabilnosti, posebice, “shimmyja”. " (Pogledaj ispod). Stoga je položaj osi kotača u odnosu na os vilice pažljivo odabran tijekom projektiranja; Mnoge vilice za bicikle dizajnirane su za savijanje ili jednostavno pomicanje osovine kotača prema naprijed kako bi se smanjio prekomjerni kompenzacijski moment.
Rašireno mišljenje o značajnom utjecaju žiroskopskog momenta rotirajućih kotača na održavanje ravnoteže je netočno.
Pri velikim brzinama (počevši od otprilike 30 km/h), prednji kotač može doživjeti tzv kolebanje brzine, ili "shimmies", fenomen je dobro poznat u zrakoplovstvu. Kod ovog fenomena kotač se spontano njiše udesno i ulijevo. Skretanja pri velikim brzinama najopasnija su kada se vozi “bez ruku” (odnosno kada biciklist vozi bez držanja za upravljač). Razlog za njihanje pri velikim brzinama nije loša montaža ili slabo pričvršćenje prednjeg kotača, oni su uzrokovani rezonancijom. Brzo njihanje lako je zaustaviti usporavanjem ili promjenom držanja, ali ako to ne učinite, mogu biti smrtonosni.
Vožnja bicikla je učinkovitija (u smislu potrošnje energije po kilometru) i od hodanja i od vožnje. Vožnja biciklom brzinom od 30 km/h sagorijeva 15 kcal/km (kilokalorija po kilometru), odnosno 450 kcal/h (kilokalorija po satu). Pri hodu brzinom od 5 km/h sagorijeva se 60 kcal/km ili 300 kcal/h, odnosno vožnja bicikla je četiri puta učinkovitija od hodanja u smislu utroška energije po jedinici udaljenosti. Budući da vožnja bicikla sagorijeva više kalorija po satu, to je i bolja aktivnost za vježbanje. Kod trčanja je potrošnja kalorija po satu još veća. Mora se uzeti u obzir da utjecaj trčanja, kao i nepravilna vožnja biciklom (primjerice, vožnja uzbrdo u visokim brzinama, pretjerano hlađenje koljena, nedostatak dovoljno tekućine itd.) mogu ozlijediti koljena i skočne zglobove. Istrenirani čovjek koji nije profesionalni sportaš može dugo razvijati snagu od 250 watta, odnosno 1/3 KS. S. To odgovara brzini od 30-50 km/h na ravnoj cesti. Žena može razviti manje apsolutne snage, ali više snage po jedinici težine. Budući da se na ravnoj cesti gotovo sva snaga troši na svladavanje otpora zraka, a pri vožnji uzbrdo glavni troškovi su na svladavanju sile teže, žene, uz ostale uvjete, voze sporije na ravnom, a brže uzbrdo.
Na temelju materijala Wikipedije