Podstawy
Przed przystąpieniem do analizy chciałbym przedstawić pewne pojęcia z których będę korzystać. Proszę o zwrócenie uwagi, że zawężam ich stosowalność do jazdy na rowerze :)
1. Wielkość Skalarna
Wielkość skalarna, to wielkość którą opisujemy coś, co posiada tylko wartość liczbową. Typowym przykładem będzie, dla fizyka, długość czy energia. Typowym przykładem dla normalnego człowieka będzie np. stan konta bankowego :)
Wielkość skalarna to taka rzecz, o której wystarczy powiedzieć jej wartość by powiedzieć o niej wszystko.
Interesującymi dla nas wielkościami skalarnymi są: Energia i Praca.
2. Wielkość Wektorowa.
Wielkość wektorowa to takie coś, czym opisujemy zjawisko które wymaga ponad podaniem swojej wielkości podania także kierunku i zwrotu swojego działania.
Kierunek to linia prosta wzdłuż której nasze 'coś' się odbywa. Zwrot zaś mówi o tym w którą stronę coś się odbywa na tej prostej.
Głównymi interesującymi nas wielkościami wektorowymi są: Siła i Prędkość.
3. Energia
„Energia to skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego jako jego zdolność do wykonania pracy”. Tyle wikipedia. Z punktu widzenia roweru, energia jest to miarą tego, ile wysiłku należy włożyć, aby coś wykonać.
Jednostką energii jest dżul , oznaczany literką J.
Z energią związane jest kilka istotnych, właściwości świata w którym żyjemy.
Fundamentalną zasadą jest Zasada Zachowania Energii, która to rzecze, że cokolwiek by się nie działo, ilość energii w układzie izolowanym jest stała, zmieniać się może tylko forma energii. Implikuje to istotny fakt. Energii nie można wyprodukować lub zniszczyć, tylko przetworzyć.
W rowerze spotykamy się głównie z czterema rodzajami energii – kinetyczną, potencjalną, ciepłem oraz energią naprężenia.
Energia jest miarą ile wysiłku włożyliśmy w jazdę na rowerze.
- Energia Kinetyczna - miara energii związanej z ruchem. Zależy ona od prędkości oraz masy obiektu poruszającego się.
- Energia Potencjalna - miara energii związanej z wysokością. Zależy ona od wysokości :) masy obiektu oraz przyspieszenia grawitacyjnego.
4 Moc
Moc jest jednostką szybkości zmian energii w danej maszynie. Moc określana jest jako ilość energii w jednostce czasu, a jej jednostką jest Wat.
Tak jak energia jest miarą ilości wysiłku w jazdę, to moc określa jak intensywny był ten wysiłek.
5. Ciepło
Ciepło, to następna forma energii, tym razem nieco bardziej ezoteryczna. Ciepło to energia wewnętrzna cząsteczek składających się na dany obiekt. Objawem ciepła jest temperatura – im wyższa temperatura danego obiektu tym większe jest jego ciepło :).
Ciepło ma tę istotną właściwość, iż każdy rodzaj energii który przepływa przez rower wcześniej lub później zamieni się w nie zmieni.
6. Siła
Siła to pojęcie fizyczne, które opisuje oddziaływania pomiędzy ciałami. Jednostką siły jest Niuton.
Na ludzki język. Chcielibyśmy wiedzieć, ile 'naciskania' na pedały czy chwyty wykonujemy. Ilość tego naciskania określa oczywiście siła.
Wydaje mi się, że jest oczywiste, że w przypadku np. naciskania na pedały nie wystarczy powiedzieć 'ile' siły zostało użyte, ale także 'w którą stronę' ta siła działa :).
7. Naprężenie
„Naprężenie to miara gęstości powierzchniowej sił wewnętrznych występujących w ośrodku ciągłym.” Za wikipedią. Czyli – naprężenie to siły występujące w obiekcie. Siły te mogą być związane z działaniem sił zewnętrznych ( np. naciskanie na korby powoduje powstanie naprężeń w ramionach tych korb ) jak i wewnętrznych ( np. przyzwoicie zbudowane koła posiadają szprychy o odpowiednio wysokim naprężeniu ).
W przypadku naprężenia warto powiedzieć o naprężeniu wstępnym. Nie jest to wielkość fizyczna, ale mechaniczna, i mówi nam o tym czy pomiędzy częściami maszyny, lub w tych częściach, występuje naprężenie wymagane do prawidłowego działania danej maszyny. W rowerze naprężenie wstępne występuje w wielu miejscach, sztandarowym przykładem są np. szprychy czy mocowanie korby do osi suportu. Nieco mniej oczywistym miejscem występowania naprężenia wstępnego jest tak naprawdę każdy element kuty, gdyż kucie jest procesem w którym celem jest wytworzenie wewnętrznego naprężenia wstępnego w elemencie.
8. Sztywność
„Sztywność to siła konieczna do uzyskania jednostkowego przemieszczenia – odkształcenia”. Za wikipedią.
Sztywność to wielkość fizyczna która określa, dla naszych rozważań, jak bardzo dany obiekt ( korba, rama, pancerz przerzutki, sztyca podsiodłowa etc ) odegnie się pod wpływem siły.
9. Wytrzymałość
Wytrzymałość, to filozoficzna właściwość, która opisuje zdolność 'jakiegoś czegoś' to wykonywania 'jakiegoś innego czegoś' bez skutków które spowodują, iż 'jakieś coś' nie może być wykonywane. W mechanice rozpatruje się wiele rodzajów wytrzymałości. Są to, między innymi:
- wytrzymałość na zginanie
- wytrzymałość na skręcanie
- wytrzymałość na rozciąganie
- wytrzymałość zmęczeniowa
I tak dalej.
Problem polega na tym, iż wytrzymałość jako taka jest słowem – kluczem który nie posiada definicji, i wymaga doprecyzowania o czym naprawdę jest mowa.
