Drodzy koledzy...
Cała ta sprawa z tymi kołami, naciskiem i obszarem nacisku opony na podłoże nie dawała mi spokoju.
Pofatygowałem się i wykonałem test na moim zestawie oponek. Jako, że mam na obydwu kołach taki sam rodzaj opony (Kenda Kwest 1,5"), najważniejszy warunek eksperymentu - taki sam rodzaj opon na obydwu kołach - został spełniony. Napełniłem opony kompresorem, a precyzyjnym manometrem skontrolowałem ciśnienie, aby w obydwu przypadkach wynosiło równe 3 bary. Znalazłem dwie szyny w garażu, razem mają około 10 kg - wykorzystałem je jako obciążenie.
Następnie pomalowałem jedno koło farbką, a następnie przyłożyłem do kartki, a na wierzch nałożyłem obciążenie. Próbę powtórzyłem po dwa razy dla każdego z kół.
Po zmierzeniu powstałych śladów, wyniki mnie bardzo zaskoczyły. Okazało się, że obszar wyznaczony przez koło 20" jest większy od obszaru wyznaczonego przez koło 26".
Na uwagę zasługuje fakt, że obszar spod koła 20" był dłuższy o około 5 mm, natomiast węższy o 1 mm. Niby nic, ale różnica, to różnica
Idąc dalej, średnie pole spod koła 20" wyniosło 4102 mm^2, natomiast spod koła 26" = 3958 mm^2. Różnica procentowa między nimi wskazuje na to, że koło przednie wywiera nacisk na obszarze o 3,6% większym od koła tylnego.
Zastanawiam się tylko, czemu moja teoria o obszarach się nie sprawdziła. Być może mają tu dużą wagę wiele drobnych zmiennych, których nie dałem rady wyeliminować. Gdy będę miał nieco więcej czasu, dopracuję doświadczenie i powtórzę je jeszcze raz.
A nie napisales mi czemu niby roznica powierzchni ma miec taki istotny wplyw na tarcie. W szkole mnie uczyli, ze orientacyjnie [sila tarcia = sila nacisku * wspolczynnik tarcia/promien kola] i ja w tym wzorze nie widze nigdzie powierzchni styku.
Wpływ ma praktycznie żaden, bo jak zauważyłeś, we wzorze na siłę tarcia występuje tylko i wyłącznie współczynnik tarcia dwóch poruszających się względem siebie ciał oraz siła, jaką jedno ciało działa na drugie. W sumie, teraz się uświadomiłem w fakcie, że moja teoria chcąc, nie chcąc upadła i trzeba obrać inny tok rozumowania
Wielu z Was pytało się mnie, czemu się tak czepiłem prędkości kątowej... Po rozmowie z jednym z prowadzącym nasze laboratoria doszliśmy wspólnie do wniosku, że jest to prędkość, od której zależy jak szybko opona zmienia, może inaczej - odkształca/dostosowuje się do nawierzchni. Mianowicie, opona kręcąc się w powietrzu ma kształt koła, przynajmniej patrząc z boku
Gdy siądziemy na rower, czyli obciążymy opony - te odkształcą się, dopasowując do podłoża. Zakładamy, że jest ono idealnie gładkie.
Teraz sprawa sprowadza się do tego, że w kole o rozmiarze 16" punkt położony na krawędzi opony porusza się 1,75 razy szybciej od punktu na kole o rozmiarze 28". Co za tym idzie, przejście opony ze swobodnego kształtu w 'płaski' - dopasowany do podłoża - następuje o 1,75 raza szybciej niż w kole 28".
Chcąc zaspokoić ciekawość, wykonałem rysunek w programie i udało mi się zmierzyć, jaki jest kąt między styczną do opony (w punkcie styku opony z podłożem), a podłożem
. Aha, założyłem jednakową długość styku obydwu opon, równą 80 mm. Wyniki są następujące: dla koła:
- 16", ? = 11,35?,
- 20", ? = 9,06?,
- 26", ? = 6,96?,
- 28", ? = 6,46?.
Myślę, że tego kąta także można się czepić przy rozważaniach, ale jeszcze nie wiem dokładnie jak. Wiadome jest na pewno, że im mniejszy jest kąt ?, tym opór powinien być mniejszy. Jednak zastanawiającą kwestią jest to, czy wraz ze wzrostem kąta, opór rośnie liniowo?
