Hiệu quả của việc thêm trọng lượng vào một bánh xe so với việc thêm nó vào khung là gì?


15

Có những tuyên bố thường được đưa ra rằng, ví dụ: "Một ounce trọng lượng tại vành giống như thêm 7 ounce trọng lượng khung." Đây là "kiến thức phổ biến", nhưng một vài người trong chúng ta hoài nghi, và những nỗ lực thô thiển của chúng ta trong việc giải toán dường như ủng hộ sự hoài nghi đó.

Vì vậy, giả sử lốp xe đạp 700C tiêu chuẩn, có bán kính bên ngoài khoảng 36cm, xe đạp nặng 90Kg với xe đạp và người lái, và lốp + ống + vành nặng 950g. Với giả định đơn giản hóa rằng tất cả khối lượng bánh xe đều ở đường kính ngoài, việc thêm một gram trọng lượng bổ sung ở đường kính ngoài có tác dụng gì đối với gia tốc, so với việc thêm một gram trọng lượng vào khung + người lái?

Tôi đã hỏi câu hỏi này trong Stack Exchange vật lý .

Câu trả lời:


11

Câu trả lời tôi nhận được là 2 lần - thêm một ounce (hoặc gram) vào bánh xe ở đường kính ngoài (tức là rãnh) tương đương, về lực / năng lượng cần thiết để tăng tốc, để tăng gấp đôi số lượng đó vào khung xe đạp .

Câu trả lời có một chút liên quan và đọc cẩn thận để hiểu đầy đủ, nhưng câu trả lời cũng có thể được giải thích với thí nghiệm suy nghĩ này:

Nếu bạn có một bánh xe không trọng lượng theo lý thuyết, được cố định vào một trục đứng yên (nghĩa là không lăn trên mặt đất) và bạn thêm một khối lượng vào đường kính ngoài của nó, năng lượng cần thiết để tăng tốc khối lượng thêm vào một số vận tốc tiếp tuyến giống như năng lượng cần thiết để tăng tốc khối lượng lên cùng một vận tốc tuyến tính (nghĩa là, như thể nó được gắn vào khung xe đạp không trọng lượng).

Nhưng nếu bánh xe không trọng lượng lý thuyết của chúng tôi không cố định trên một trục đứng yên, mà thay vào đó được gắn vào chiếc xe đạp không trọng lượng lý thuyết của chúng tôi, chúng tôi đang tăng tốc khối lượng một cách tiếp tuyến VÀ theo tuyến tính để chúng tôi thêm hai yêu cầu năng lượng với nhau, nghĩa là phải mất gấp đôi lực để đạt được cùng gia tốc và gấp đôi năng lượng để tăng tốc đến một tốc độ nhất định.

Vì vậy, câu trả lời là 2x (và không phải 7x hoặc 10x hoặc bất cứ điều gì thường được trích dẫn).


Tiếp tuyến lý thuyết yêu thích của tôi là trái đất chỉ là một vòng tròn lớn (nó đã được chứng minh một thời gian trước đây) và bất cứ lúc nào bạn chỉ đi dọc theo một tiếp tuyến ... Vì tiếp tuyến là FLAT ... Không có ngọn đồi khi đi xe đạp :) => Chỉ cần trọng lực. Cảm ơn đã chia sẻ điều này.
Glenn Gervais
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.