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La fisica della bicicletta
- 1. LA FISICA DELLA BICICLETTA I.C. 束FOSCOLO GABELLI損 Classe 3^ C Progetto Lastradanoneunagiungla
- 2. La forza muscolare imprime il movimento ai pedali che sono solidali con una ruota dentata chiamata corona. Attraverso la catena il moto viene trasmesso ad una seconda ruota dentata detta pignone che si trova sullasse della ruota posteriore. La catena non consente lo slittamento fra le parti mosse dalla stessa forza motrice, perch辿 si avvolge sulle ruote dentate garantendo un rapporto di trasmissione costante. TRASMISSIONE DEL MOVIMENTO
- 3. Indicando con nc il numero di denti della corona e con np il numero di denti del pignone, il rapporto di trasmissione 竪 cos狸 definito: = nc / np Tale rapporto 竪 in relazione inversa con le frequenze f di rotazione delle ruote dentate: nc / np = fp / fc , da cui ricaviamo che fp = fc Per esempio se il numero di denti della corona fosse 24 e il pignone avesse 12 denti, il rapporto di trasmissione sarebbe uguale a 2, quindi la frequenza del pignone sarebbe 2 volte quella della corona (2 giri della ruota posteriore per ogni giro di pedale). RAPPORTO DI TRASMISSIONE
- 5. Indicando con r il raggio della ruota posteriore, la sua velocit periferica v 竪 data dalla formula: v = 2 r fp = 2 r fc Invece, lo spazio s percorso dal bordo della ruota per ogni giro completo di pedale 竪: s = 2 r Tale spazio , chiamato sviluppo, indica anche la distanza percorsa sulla strada ad ogni giro di pedale, e pu嘆 essere, quindi, calcolato semplicemente moltiplicando la circonferenza della ruota posteriore (2r) per il rapporto di trasmissione . SVILUPPO METRICO
- 6. Una bici con il cambio ha di solito una corona con 3 ruote dentate: grande: 54 denti intermedia 42 denti piccola: 22 denti Il numero delle ruote dentate del pacco pignoni 竪 variabile, da 7 a 11, ma la situazione pi湛 frequente 竪 avere 9 ruote dentate. Un esempio 竪 il seguente: 9 velocit con 11, 13, 15, 17, 20, 23, 26, 30, 34 denti CAMBIO
- 7. Usando il cambio 竪 possibile collegare tra loro ruote dentate con diverso numero di denti e quindi variare il rapporto di trasmissione . Diminuendo il rapporto di trasmissione si diminuisce lo spazio percorso dalla bicicletta con una pedalata e anche la spinta necessaria per far compiere ai pedali un giro completo: si procede meno velocemente ma si fa meno fatica. Ogni volta che noi posizioniamo la catena su una determinata corona anteriore e su un pignone posteriore, selezioniamo un rapporto di marcia. Questo rapporto ci consente di sviluppare una data distanza a ogni colpo di pedale. Questa 竪 indicata con il nome di sviluppo metrico ed 竪 direttamente influenzata dal numero di denti della corona anteriore, dal numero di denti del pignone posteriore e dalla circonferenza della ruota (poich辿 al variare della circonferenza varia anche la lunghezza percorsa a ogni colpo di pedale). CAMBIO E SVILUPPO METRICO
- 8. Perch辿 竪 importante lo sviluppo metrico? Perch辿 permette di capire quanti metri si fanno con ogni singolo rapporto, definendo cos狸 quali siano quelli adatti alla pianura, alla salita e alla discesa. Inoltre differenti combinazioni di corona e pignone danno sviluppi metrici molto simili e conoscerli permette di ampliare le nostre scelte di utilizzo, una cosa molto utile soprattutto se ci troviamo ad affrontare percorsi che cambiano rapidamente e ci obbligano a variare di continuo i rapporti. CAMBIO E SVILUPPO METRICO
- 9. Quando giro in citt, di solito uso la corona anteriore (che ha 54 denti) e il terzultimo pignone posteriore (che ha 16 denti), con una bici da 26 con una circonferenza pari a 2085 mm. Inseriamo questi dati nella formula e avremo: 54 16 * 2133 mm = 7198 = 7,19 m In pratica, usando questo rapporto, a ogni colpo di pedale percorro 7 metri. Da ci嘆 deriva il nome rapporto lungo, poich辿 permette di percorrere pi湛 metri a ogni rotazione completa del pedale. Di contro, essendo un rapporto definito duro, dovr嘆 impiegare pi湛 forza e quindi fare pi湛 fatica per mettere in rotazione il pedale. RAPPORTI CONSIGLIATI (PIANURA)
- 10. Quando invece mi trovo ad affrontare una salita, posso usare il cosiddetto rapportino, ovvero la corona pi湛 piccola (22 denti) e il pignone pi湛 grande (32 denti), con una ruota ad es. da 26, ha una circonferenza di 2085mm. 22 32 * 2085 mm = 1433 = 1,43 m In pratica, usando questo rapporto, a ogni colpo di pedale percorro 1,4 metri. Con un rapporto cos狸, definito 束corto損, sviluppo pochi metri a ogni colpo di pedale ma lo sforzo che dovr嘆 fare per mettere in rotazione i pedali 竪 minimo, infatti questo rapporto viene definito agile. RAPPORTI CONSIGLIATI (SALITA)
- 11. Teoricamente ho a disposizione 3x9 = 27 combinazioni differenti rapporti, per嘆 ci sono alcune situazioni sconsigliate. Nella figura a destra, e nelle situazioni simili, si vede che la catena lavora quasi in diagonale rispetto al telaio. Questa situazione non 竪 affatto consigliabile, poich辿 la catena fa uno sforzo eccessivo per mantenere la posizione e laggancio con i denti. Questo provoca unusura precoce della catena, sollecita notevolmente i denti della corona e si usurano velocemente tutte le parti che compongono la cosiddetta 束trasmissione損. RAPPORTI SCONSIGLIATI
- 12. In conclusione, avendo 3 ruote dentate alla corona, i rapporti consigliati sono i seguenti: Corona Pignone - Corona grande Ruote dentate da 20, 23, 26, 30, 34 denti - Corona intermedia Tutte le ruote dentate - Corona piccola Ruote dentate da 11, 13, 15, 17, 20 denti RAPPORTI CONSIGLIATI