Cómo funcionan los engranajes de bicicleta
Una bicicleta típica tiene entre tres y treinta engranajes diferentes: ruedas con dientes, unidas por la cadena, que hacen que la máquina sea más rápida (en línea recta) o más fácil de pedalear (cuesta arriba). Las ruedas más grandes también te ayudan a ir más rápido en la recta, pero son un gran inconveniente cuando se trata de colinas. Esa es una de las razones por las cuales las bicicletas de montaña y las bicicletas BMX tienen ruedas más pequeñas que las bicicletas de carreras. No solo los engranajes de una bicicleta ayudan a aumentar su potencia de pedaleo cuando va cuesta arriba: los pedales están sujetos a la rueda dentada principal mediante un par de manivelas: dos palancas cortas que también aumentan la fuerza que puede ejercer con las piernas. Lea más en nuestro artículo principal sobre engranajes.
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Se muestran manivela, rueda de cadena, cadena, rueda dentada y rueda trasera (rueda motriz).
Asume una fuerza constante
F se aplica al final de la manivela, la pregunta es cómo esto resulta en una aceleración
ay cuál es la magnitud de
¿un?
La fuerza
F provoca un par
T sobre el centro de la manivela:
T = F * Rc
Ahora podemos calcular la tensión en la cadena.
Fc:
Fc = T / RL,
con
RL el radio de la rueda de la cadena.
Entonces:
Fc = F (Rc / RL)
Esto provoca un par sobre la rueda dentada:
Ts = Fc * RS
Ts = F (Rc * RS / RL)
Suponiendo suficiente fricción entre el contacto de la rueda trasera y el piso para evitar el deslizamiento, ahora podemos calcular la fuerza de accionamiento
FD:
FD = Ts / Rw
Entonces:
FD = (Rc * RS / RW * RL) F
Dónde:
(Rc * RS / RW * RL)
se conoce como la relación de ganancia , el factor que cuando se multiplica con la fuerza de entrada da la fuerza de accionamiento.
Asumiendo
m para ser la masa de bicicleta y ciclista combinada con Newton:
a = FD / m.
Fuentes: 1 y 2
Buena suerte
