Чем качают колеса: Как накачать колесо если вы в дороге

Содержание

Накачивать колеса воздухом или азотом?

О преимуществах накачки колес азотом

Поищем ответы на вопросы о преимуществах накачки покрышек азотом (N), а не сжатым воздухом. Становится ли при этом автомобиль экономней, а движение по дороге плавней, увеличится ли срок службы у таких покрышек.
Если коротко, то ответ: вроде того.

Первая Причина накачивать колеса азотом

Воздух на 78 % состоит из азота, 21 % кислорода, остальное водный пар, СО2 и небольшой концентрат из благородных газов (неон, аргон и т.д.)
По сравнению с кислородом, азот менее текуч, поэтому сквозь трещинки в резине испаряется в атмосферу меньше, т.е. давление в колесах будет оставаться стабильным. Пилоты спортивных автомобилей любят шины накаченные азотом, так как они менее восприимчивы к перепадам температур, поэтому давление в них не сильно меняется. Это дает плюс в гонках, где шины быстро перегреваются из-за высоких скоростей. В шинах с азотом, несмотря на нагрев шины, давление увеличивается последовательно, без скачков, что улучает предсказуемость скольжения и поведения машины в гонке.

Вторая причина

По причинам, которые опишем ниже, внутрь колеса часто попадает влага. Влага внутри покрышки губительна для давления колеса.
Вода в виде пара или жидкости, больше влияет на изменения давления в колесе в условиях перепада температур, чем сухой воздух. Влага подвергает коррозии стальной или алюминиевый обод диска, корд покрышки – элементы колеса автомобиля.
Чтобы проверить есть ли в покрышке влага, открутите крышечку ниппеля (соска) выпустите немного воздуха, подставив к клапану палец. Если палец намок, значит, в шине присутствует влага. Причины ее появления скорей всего в недобросовестных работниках шиномонтажа не обслуживающих воздушную систему, которой накачивают колеса автомобиля. Не устраненная из воздушной системы влага попадает внутрь колес.
Еще одной причиной появления влаги в колесе могут быть шиномонтажные смазки на основе воды, которыми покрывают внутренние края шины, для установки на колесный диск. Если после нанесения такой смазки не дать колесу пару часов «позагорать» на солнце и только потом накачать шину воздухом, влаги внутри колеса не избежать.
Прелесть азота в том, что попадание влаги, при накачке им шины, исключено. Любая система, которая будет накачивать шины азотом, будет поставлять его туда в абсолютно сухом виде. При закачке азот заполняется и продувается в колесе несколько раз подряд, последовательно разбавляя концентрацию кислорода в шине. Это не дает влаге скапливаться внутри колеса.

Развенчиваем мифы и чего опасаться

Накачка шин азотом технически не сложна, но занимает много времени. Шиномонтажные станции накачивают шины аппаратом, создающим практически чистый азот с минимальным добавлением кислорода, и выполняющим автоматически несколько циклов продувки. Стоимость накачки одного колеса – 200-250 ₽, в зависимости от размера.

Смесь для накачки колес, которую предлагают на станциях технического обслуживания будет состоять на 95% из азота и на 5% из кислорода, то есть разница в концентрации азота в этой смеси с чистым кислородом около 15-20%. Такое соотношение стандартно. Опасность подстерегает на недобросовестных шиномонтажных станциях, где из-за дешевого или сломанного оборудования азотная смесь будет состоять из 85-90% азота и 15-10 % кислорода. Описанных выше преимуществ от такой смеси не будет.

Не стоит верить, что колеса с азотом легче колес с воздухом, поэтому машина становится экономней. При одинаковой температуре, сухости воздуха и атмосферном давлении 1 куб. метр воздуха весит 1,29 кг., а азота 1,25 кг. В колесе диаметром 14-15 дюймов вес воздуха равен примерно 0,0774 кг, а азота 0,075 кг, то есть разница 10 грамм. Такая небольшая разница в весе не повлияет на экономный расход топлива машиной.

Подведем итоги:
  • с азотом давление в шинах будет оставаться постоянным дольше;
  • в шине с азотом меньше влаги, т.е. меньшая вероятность появления коррозии в колесах.

Миф про улучшение управляемости отметаем – не почувствуете никакой разницы. Также исключаем миф, что покрышки с азотом легче, а это экономит топливо – не экономит, потому что не легче.
В будущем вопрос, о том, чем лучше накачивать шины, снимется сам собой, так как на рынке начинают появляться решения безвоздушных шин, к примеру, Bridgestone. Правда, только в прототипе, но Zap-Online.ru лелеет надежду увидеть концепт на серийных автомобилях.

Как накачивать колеса правильно? Пошаговая инструкция

Казалось бы, в чем сложность накачки автомобильных колес? Процедура не вызывала сложностей у тех, кто впервые накачивать колеса после владения велосипедом и они знают, чем качают колеса машины. Даже подобная несложная операция способна ввести в заблуждение неопытного пользователя. Поэтому следует разобраться в ключевых моментах.

Для чего качать шины транспортного средства?

Необходимо ли поддерживать оптимальный уровень давления в покрышках? Прежде всего, элементом связывающим транспортное средство с дорожным покрытием являются именно покрышки. Вдобавок, производители проводят десятки тестов покрышек, подбирая оптимальный вариант не только основного состава деталей, но и давления, подходящего для конкретного вида покрытия.

По итогам тестов с различными нагрузками выносится определенный вердикт по показателю оптимального давления. Причем еще качества накачки шин зависит еще и расход топлива, показываемый бортовым компьютером, если конечно подобная опция предусмотрена в автомобиле.

Да, бортовой компьютер не будет подстраиваться каждый раз под новые колеса, поскольку для конкретного автомобиля характерен тот диаметр колес, на котором проводились тесты и который производитель счел оптимальным. Причем данные как правильно накачать колеса на машине и данные об оптимальном давлении не нужно искать в интернете, к кузову авто крепится специальная табличка, со всеми необходимыми данными.

Следует отметить, что последней информацией на территории России пользователи пренебрегают, ввиду чего:

  • резко сокращается ресурс ходовой части транспортного средства;
  • возрастает риск развития ДТП, поскольку автомобиль при избыточной или недостаточной накачке шин имеет плохую сцепку с дорожным покрытием;

как накачать колесо

Чем накачивать шины автомобиля? Рассмотрим способ и средство накачки на примере корейской марки Хендай. Как заявляет производитель, различия между накачкой шин обычным воздухом или азотом нет. Основной задачей автомобилиста в таком случае является соблюдение количественных показателей накачки колеса.

Как накачать шины автомобиля, как накачать колесо

Накачать шины лучше всего в том случае, когда они «холодные», то есть на автомобиле никуда не ездили, и он простоял хотя бы два часа после езды. Причиной для подобного правила служит основополагающий фактор, что «холодная» шина имеет давление, равное оптимальному. Ярким примером послужит случай, когда автомобильный пользователь замеряет давление на «холодную» в 2.0 атмосферы, а спустя некоторое время езды, давление упало до 0.5 атмосферы.

В чем принцип работы накачанной шины

Дело в том, что неправильно накачанная шина имеет не более цепкую связь с дорожным покрытием, увеличивая показатель «пятна контакта», нежели нормально накачанная. Это пятно можно сравнить с заеданием резины и ускоренному износу протектора. Следом за быстрым расходованием ресурса резины, увеличивается и расход топлива.

В чем польза не до конца накачанной покрышки?

  • снижается нагрузка на подвеску;
  • автомобиль идет более мягко по дороге;
  • продлевается срок службы шасси;

«Мягкая» шина способна снизить показатель тормозного пути автомобиля, заметно снизив вероятность ДТП. Однако перекачивать шины тоже не рекомендуется, поскольку нагрузка на ходовую часть снижается.


Маленькая особенность накачивать колеса Как преодолевают пустыни всевозможные автомобильные экспедиции? Они умышленно спускают шины, чтобы автомобиль лучше «греб» по внедорожью. Однако такая мера актуальна лишь в случае с какими-то сыпучими материалами и специальными покрышками с повышенными параметрами устойчивости.

Подытожим

Ответ на вопрос: «Как накачивать шины правильно?», – у каждого автомобилиста свой. Автовладелец несет непосредственную ответственность за то, что он делает со своим транспортным средством и как за ним ухаживает. Тем не менее, производители рекомендуют придерживаться золотой середины – того показателя накачки шин, который указан на соответствующей табличке.

Просмотров: 16 202

Накачка шин азотом — плюсы и минусы. Что дает закачка шин азотом?

Многие автомобилисты наверняка задаются вопросом, стоит ли накачивать шины азотом. Действительно, нынче в интернете и реальной жизни ходит множество противоречивых мнений об этом мероприятии. Спущенные колеса, или напротив слишком «перекачанные» нарушают контроль и управляемость над авто, а так же негативно влияют на расход топлива автомобиля. Сегодняшний материал мы посвятим одному из видов решения подобных проблем, а если говорить точнее, то главным героем статьи станет накачка шин азотом. Мы призовем физику или даже химию на помощь и разберемся в ситуации с точки зрения истины.

Очень важно не допускать низкого и крайне высокого давления в колесе

История использования технологии закачки азота

Накачка шин азотом – один из тех случаев, когда технология приходит в наш регион с крайним запозданием. Вроде бы, о подобном способе заправки шин у нас знают уже давно, но развитой инфраструктуры с должным уровнем сервисного обслуживания, особенно в городах с населением меньше миллиона, днём с огнём не сыщешь. Как правило, «азотные заправки» расположены в крупных коммерческих мастерских и обслуживают в основном премиальные и спортивные автомобили. Примерно с 2012-го года началось активное освоение данной технологии, и с тех пор баки с азотом сейчас можно встретить на многих СТО, АЗС и других крупных транспортных объектах.

Впервые такую методику использовали во время заездов наиболее известного автомобильного соревнования – Формулы-1. Воспользовавшись лазейкой в регламенте турнира, одна из команд применила азотное наполнения шин своего болида.

Впервые использовать азот для накачивания колес начали в болидах Формулы-1

Хотя, следует оговориться и добавить, что в то время азота такой чистоты в массовой промышленности еще не было. Вместо него использовали азотно-воздушную смесь. Но даже использование такого микса принесло популярность заправки азотом, а к самой смеси всеобщую заинтересованность от остальных компаний и фирм.

Преимущества накачки шин азотом – физика против мифов

Вместе с повальной популярностью такого метода, у азотного наполнения шин появились и ярые противники. Всего существует 4 мифа о преимуществах азота в шинах авто, на одних ресурсах их может быть больше, на других меньше, но мы рассмотрим основные «преимущества».

Читайте также: Что означают цветные метки на шинах?

Постоянное (стабильное) давление в шинах

Говорят, что если в шинах азот, то давление в покрышках скачет значительно меньше. Если шина нагреется, давление в ней превысит норму, а если остынет – упадет. Это не есть хорошо. Азот тоже не сможет обеспечить вожделенные 2 атмосферы в любых температурных условиях (обычно колеса легковой машины накачивают до 2 атм). Подтвердит это учебник физики — хотя бы пара «газовых» законов:

  • закон Гей-Люссака – всякий газ обладает одинаковым коэффициентом объемного расширения;
  • закон Шарля или второй закон Гей-Люссака – показатель давления газа в постоянном объеме является прямо пропорциональным температуре.
Популярное заблуждение преимущества и недостатка закачки шин азотом

Шины уверенно можно накачивать хоть каким газом – давление все равно будет скакать, и проверять его надо будет так же регулярно, как и давление обыкновенного воздуха.

На заметку: во время езды автомобиля, давления в разогретом колесе способно увеличиваться на 0,4 — 0,8 атмосферы. Это объясняется воздействием на колесо разогретой поверхности, а также воздействием кинетической энергии от вращения. Такое отклонение от нормы может привести к неравномерному износу или деформациям покрышек.

Читайте также: Коэффициент сцепления шин с дорогой и факторы, влияющие на него

Колеса меньше спускают

Говорят, что молекулы азота крупнее кислородных молекул, поэтому им трудно пролезть в микроотверстия и трещинки резиновой структуры. Молекула азота равна 0,000000031 см. (3,1Х10 -8 степени) против 0,000000029 см. (2,9Х10 -8 степени) кислорода – не такая великая разница. Если колесо окажется проколотым даже какой-нибудь сверхтонкой иглой, оно все равно спустит.

Современные бескамерные шины спускают очень медленно, поэтому до шиномонтажа практически всегда можно дотянуть, особенно если в багажнике лежит исправный компрессор, которым можно подкачать покрышку в пути. Для контроля давления в шинах автомобиля можно использовать различные датчики и сигнализаторы давления.

Перед накачкой шин азотом, с колес необходимо выкачать весь воздух

Меньше расход топлива

А еще говорят, что накачка шин азотом приводит к более легкому весу шины в следствии того, что азот легче воздуха, а потому расход горючего понизится, если шины будут наполнены данным газом. Итак, кубометр воздуха весит 1,29 кг, а азота – 1,25 кг. При накаченном колесе разница в массе составит всего несколько граммов. Кусочек грязи, что прилипнет к колесу, или скопившаяся на покрышке пыль будут весить существенно больше.

В обычном воздухе уже содержится примерно 78% азота, есть ли смысл его покупать для закачки в шину?

Меньше коррозия резины и дисков

И это правда! Не стоит забывать о том, что в отличие от кислорода, который вступает в химические реакции даже при недостаточно высокой температуре, азот более стабилен. На практике это объясняется тем что кислород активно вступает в процесс окисления (он и есть окислитель), а азот нет. Проявляется это снижением показателя коррозии и старения металла колеса и резины.

На заметку:

 сейчас редко встречаются автомобили с обычными металлическими дисками, на их замену пришли литые диски из легкосплавного металла, которые значительно меньше поддаются коррозии.

Читайте также: Грыжа на колесе — опасно или можно ездить?

Накачка шин азотом и её недостатки

Кроме завышенного ценника недостатка в закачке азота в шины нет. Впрочем, как и преимуществ. Такие преимущества как «меньший вес покрышки с азотом» проявляется в 7-10 граммах в каждом колесе. В Формуле-1, возможно этот показатель и существенен, так как там измеряется всё до предельной точности, и каждый грамм на вес золота. Но является ли подобное качество важным для ежедневных поездок? Ответ на этот вопрос нужно дать самому.

И это были только основные мифы, которые мы рассмотрели в нашей статье. Есть материалы, где рассматриваются другие параметры, но мы уже подвели вас к тому, что накачка шин азотом – совершенно бесполезное мероприятие. Оно поможет только тем, что принесет дополнительную прибыль сервису, где вам предлагается эта услуга.

Видео: «Надо ли закачивать азот в колеса»

Cколько качать колеса на погрузчике xcmg?

Китайский изготовитель тяжелой техники для строительных работ XCMG давно занял лидирующее место на рынке качественной спецтехники. Продукты компании достойные конкуренты самым известным маркам Европы, Японии и Америки.

Производительный двигатель, удобное управления, высокая маневренность, экономичность и функциональность, использование новейшей гидравлической системы и мирового опыта в производстве и приемлемая стоимость машин разного назначения завоевали любовь потребителя.

Характеристики и назначение

Китайские погрузчики XCMG – это самоходные машины, которые используются в разных отраслях и предназначены для выгрузки и загрузки сыпучих и кусковых грузов, таких как стружка металла, песок, шлак, щепки, уголь, сельхоз продукция, грунт и прочее. Дополнительные навесные модули в значительной мере расширяют возможности данной машины. К ним относятся вилы для перемещения паллет, захват челюстного типа, отвал бульдозера, ковш для боковых работ, подъемник и гидромолот.

Широкий диапазон грузоподъемности дает возможность каждому выбрать подходящую модель для определенной цели. Так, например модель LW 100 весом в 4 тонны может справиться с грузом в 1 тонну, а LW 500 KN имеет массу 17,2 тонны и может перемещать до 5 тонн.

Для поддержания высокой производительности агрегата следует систематически производить обслуживание техники, которое включает замену и корректировку уровня масел и топлива, проверку соединений, подсоединения проводов и изоляции.

Колесная база. Сколько качать колеса на погрузчике xcmg?

  ZL30G ZL50G LW300F LW500F
Габаритные размеры, мм
Колесная база 2700   2600 2900
Колея 1850 2250 мм    
Мин. дорожный просвет 365      
Расстояние между осей   3200 мм    
Передний и задний мосты
Модель Huzhou-Meritor ZL30CA      
Тип основной передачи спиральная коническая шестерня с одноступенчатой передачей      
Передаточное число 5.286      
Тип передачи на колесо одноступенчатый планетарный редуктор      
Передаточное число 3.882      
Передний мост неподвижный относительно рамы      
Задний мост качающегося типа      
Шины 17.5-25 23.5 — 25 16PR 17.5-25  
Давление в шинах передние/задние 3 кПа / задние 294 кПа      

Особое внимание заслуживает колесная база погрузчиков. Уход за шинами – один из важных этапов технического обслуживания. Заключается он в подкачке воздуха до определенного давления, значение которого указано в инструкции к каждой отдельной модели, ремонте возможных порезов и проколов.

Перекачивание шин чревато плохим сцеплением техники с грунтом, что влияет на качество работы и производительность агрегата. При сильном давлении уменьшается амортизация при движении и агрегат начинает раскачиваться от незначительных ям и бугров на дороге.

Давление необходимо проверять перед каждым рабочим циклом. По необходимости его уменьшают посредством выпускания лишнего воздуха, либо подкачивают при помощи компрессора.

Процесс подкачивания следующий:

  • отвернуть колпачок с вентиля;
  • подсоединить шланг компрессора;
  • произвести измерение манометром;
  • подкорректировать давление;
  • закрыть вентиль колпачком.

Правильный уход за шинами станет залогом безопасности и качественно выполняемой работы машины. Лишь при исправности колесной базы водитель сможет ощутить весь комфорт управления погрузчиком. Поддержание правильного давления позволит избежать деформации шины, и протектора покрышки, и тем самым увеличит срок эксплуатации.

Недостаточно накаченные шины могут стать причиной неравномерного распределения нагрузки, в результате чего ухудшится сцепление протекторов с грунтом. Это может стать преждевременным износом колес.

Важно учитывать, что при наступлении холода из-за сжатия воздушных масс давление падает, а в теплое, наоборот идет увеличение. Поэтому очень важно регулярно отслеживать состояние камеры и производить необходимые манипуляции для корректировки давления в шине.

Как правильно накачать колеса велосипеда: советы от профи

Езда на спущенных шинах чревата множеством последствий: от ухудшения манёвренности и снижения динамики скорости за счет увеличения площади соприкосновения шин с землей, до проколов и повреждений колес. Кроме того, избыточное давление сулит ухудшением сцепления с дорогой и риском пробоя камеры. Мы расскажем, как накачать шины велосипеда, каковы нюансы использования ручного насоса и можно ли обойтись без специальных устройств.

Как накачать велосипедное колесо ручным насосом?

Насос для велосипедов – неотъемлемый прибор в арсенале каждого велоспортсмена. Его наличие позволяет решить вопрос с давлением в шинах самостоятельно, а не загонять байк на автозаправку или в сервис.

Представленные на рынке ручные насосы принято разделять на 2 категории: обычные и оснащенные манометром – специальным регистрирующим прибором. Последние позволяют при накачке ориентироваться на значения давления в колесах, а не «на глаз», постоянно проверяя твердость покрышки. Для катания по асфальтированным трассам рекомендуемый показатель давления составляет 3,5 атм., для езды по грунту – 2.8 атм.

Как накачать колесо велосипеда ручным насосом: алгоритм действий

  1. Поставить колесо ниппелем вниз
  2. Удерживая язычок ниппеля, открутить защитный колпачок и выпустить весь воздух
  3. Вставить в ниппель насосный выходной патрубок и вывернуть клапан
  4. Поставив прибор вертикально и плавно двигая шток, закачать воздух в камеру

Шоссейники и некоторые модели гибридных велосипедов оснащены колесами с тонким ниппелем Presta. Такие шины требуют предельной аккуратности в обращении, а также специального насоса малого объема, либо переходника для накачки колес велосипеда.

Как накачать велосипед автомобильным насосом?

Большинство моделей современных велосипедов оборудованы автомобильным или «шрадерским» ниппелем, который позволяет накачивать камеру на обычных АЗС напрямую.

Алгоритм прокачки простых колес с автомобильным ниппелем

  1. Освободив ниппель, вставить патрубок компрессора
  2. При пользовании универсальным насосом перемычку необходимо установить большим концом наружу в положение «авто ниппель».
  3. Закрыть переднюю крышку и подключить насос
  4. В процессе отслеживать необходимое Вам давление
  5. Как накачать колесо велосипеда с тонким ниппелем Presta на АЗС
  6. Прежде всего, необходимо на выходном конце покрышки установить специальный переходник
  7. Присоединить компрессор
  8. При пользовании универсальным насосом перемычку необходимо выставить наружу тонким концом
  9. Произвести накачку несколько раз пока требуемое давление не будет достигнуто.
Как надуть камеру без насоса

Не каждый знает, что стандартную камеру можно накачать и без использования насоса. Безусловно, для достижения оптимальных показателей давления в шинах потребуется постоянный приток воздуха, но минимально приемлемые значения вполне достижимы. Рассмотрим несколько способов:

  • Накачка шин с помощью пылесоса. Многие модели пылесоса имеют режим обдува, при активации которого воздух не втягивается внутрь, а выдувается наружу. Эту функцию и следует использовать чтобы накачать колеса. Для соединения устройства с ниппелем можно использовать гибкий шланг. Чем герметичнее будет это соединение, тем более приемлемых показателей давления можно добиться, поэтому для большей герметизации используют любые подручные средства: хомуты, резиновые прокладки, куски ткани.
  • Компрессор из бутылок. Накачать велосипед можно и при помощи двух простых пластиковых бутылок, одна из которых будет выступать в качестве штока, а другая – цилиндра. Прежде всего, нужно отрезать от бутылки дно и используя тонкий шланг соединить ее горлышко с выходом камеры. Затем вставить в эту конструкцию вторую бутылку и начать закачивать воздух в шланг через цилиндр. Для того, чтобы место стыка горлышка и шланга было герметичным, нужно промазать его герметиком или положить подходящую по размерам подкладку из резины.
  • Подкачка шин ртом. Этот способ выручит если колеса спущены, а в Вашем арсенале нет ничего для их подкачки. Сняв ниппель можно накачать колесо велосипеда по принципу воздушного шарика. Однако сделать это не так просто, кроме того, существует риск выпустить весь воздух во время закручивания ниппеля.

Несмотря на то, что надуть шины велосипеда можно и без использования насоса, этот компактный и простой в обращении прибор лучше иметь в личном распоряжении. Правильно подкачанные колеса – залог комфортной езды без неприятных сюрпризов в виде лопнувших покрышек или проколов.

Аффекта Спорт оказывает услугу подкачки колес бесплатно в рамках любых из предложенных услуг по ремонту велосипеда.

Накачиваем колеса велосипеда

Всем привет! В этой статье мы расскажем вам, как накачать колесо на велосипеде. Мы дадим советы новичкам по правильному давлению в шинах, расскажем о разных насосах и рассмотрим все трудности, с которыми вы можете столкнуться. Поехали!

Давление в колесах

Для начала давайте разберемся с давлением в покрышках, поскольку от него зависит очень многое, например:

  • Качество сцепления колеса с дорогой.
  • Накат.
  • Комфорт во время езды.

Обычно велопроизводители указывают оптимальный диапазон давления на бортах покрышки, который может серьезно колебаться в зависимости от ширины колеса. Например, для фэтбайков оптимальным считается давление от 0,5 до 2 атмосфер, для горных велосипедов от 2 до 4 атмосфер. Ну а для шоссейных моделей подходящее давление колеблется в промежутке от 5 до 8 атмосфер.

Исходя из этого можно сделать вывод, что минимальное давление используется там, где необходимо обеспечить хорошее сцепление с неровной поверхностью. Ну а максимальное давление увеличивает накат по ровному покрытию. Поэтому рекомендуем накачивать колеса в соответствии с тем, как вы планируете кататься. Если у вас нет особых предпочтений, накачивайте среднее значение, чтобы обеспечить хороший накат и сцепление.

Также стоит учитывать и вес велосипедиста — если вы весите мало, то давление лучше выбирать ближе к минимальному, и наоборот.

Виды нипелей

Всего существует три стандарта нипелей, используемых на современных велосипедах. Это:

  • Шредер.
  • Преста.
  • Данлоп.

Шредер это наиболее известная разновидность нипеля, которая используется и в автомобилях. Поэтому с ним вы встретитесь на большинстве велосипедов.

Преста это тонкий нипель, который нередко называют французским. Такие нипели чаще всего встречаются на велосипедах высокого класса. Что же касается нипелей стандарта Данлоп, то они встречаются очень редко.

Некоторые могут подумать, что для каждого нипеля необходим специальный насос. Но это не так – достаточно приобрести обычный автомобильный насос и переходник на ваш тип нипеля.

Разновидности велонасосов

Если у вас нет автомобильного насоса, то вы можете приобрести велонасос. Большинство представленных в продаже моделей являются универсальными, и поддерживают сразу все стандарты нипелей. Велосипедные насосы бывают:

  • Компактными.
  • Напольными.

Компактные насосы качают колеса достаточно долго, зато они занимают мало места. Их можно крепить прямо на раму, и всегда возить с собой, что очень удобно.

Напольные насосы более удобны в эксплуатации, поскольку позволяют вдуть больше воздуха за одно нажатие. К тому же, они оборудованы манометром, позволяющим контролировать давление в шинах. Такие насосы являются незаменимым помощником для владельцев шоссейных велосипедов.

На сегодня это все. Спасибо вам за внимание, если эта статья была полезна вам, поставьте нам лайк, либо поделитесь ею с друзьями. До новых встреч.

Накачать колеса азотом отзывы

Да, разве только строго в этой пропорции.

«Услуга по накачке шин азотом нередко вызывает противоречивые отзывы среди клиентов автосервисов и шиномонтажей. Одни автовладельцы считают азот панацеей от всех бед, другие — механизмом для отъема средств у доверчивых водителей. Как показывает практика, ошибаются и те, и другие. Накачка шин азотом действительно приносит положительный эффект, иначе как объяснить, что колеса спортивных автомобилей (начиная от ралли и кольцевых автогонок и заканчивая Формулой-1) накачиваются только азотом. В Европе действуют стандарты безопасности, согласно которым движение по территории объектов повышенной опасности (в частности, нефтеперерабатывающих предприятий) разрешается только при наличии азота в шинах.

ВЛИЯНИЕ АЗОТА НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ШИН

Накачка колес азотом имеет одно главное и неоценимое преимущество — данный газ инертный и не способен вступать в реакцию с компонентами окружающей среды. Даже если на шине образовался прокол, выходящий наружу, азот не может загореться или образовать взрывоопасную смесь (в отличие от поддерживающего горение кислорода). Если вы беспокоитесь о собственной безопасности и предпочитаете ездить на высоких скоростях, данное свойство будет немаловажным.

Заправка колес азотом позволяет продлить срок эксплуатации шин, ведь содержащийся внутри кислород с примесью водяного пара является сильным окислителем. Это позволяет замедлить процесс старения и надежно защитить диск от коррозии.

Еще один нюанс связан с размерами молекулы азота: она хоть и незначительно, но больше молекулы воздуха, что позволяет оптимизировать давление внутри шины. Как показывает практика, утечка сжатого воздуха из покрышки происходит со скоростью 0,08 атмосферы в месяц. Если накачать колеса азотом, то можно снизить этот показатель в несколько раз. Следовательно, проверять уровень давления в шинах придется гораздо реже.

ПРЕИМУЩЕСТВА С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ДИНАМИКИ И УПРАВЛЯЕМОСТИ

Уменьшение шума и вибрации от контакта с дорогой;
Мягкость и плавность при прохождении неровностей;
Улучшение сцепления;
Минимальный риск пробуксовки при экстренном старте с места;
Щадящий режим для металлокорда шины и материалов диска.»

В свою очередь предлагаю обсудить улучшение КПД двигателя унутреннОго изгорания при установке «Турбозавихрителя» на выпускное устройство до 10-15%

бред маркетологов. азот хорошо, но качают смесью воздуха с повышенным содержанием азота. А чистый азот да, хорошо.

Оличная вещь Для чего нужно накачивать колеса азотом?

Остановимся поподробнее на том, какие преимущества дает азот, закачанный в шины.
Азот — это синоним безопасности для шин и лиц, его использующих.
Основными составляющими воздуха являются азот 78% и кислород 21%. Молекулы азота N2 — имеют больший размер, чем молекулы кислорода O2. В целом, воздух внутри шины состоит из кислорода, азота и пара, но утечку давления образуют O2 и пар, потому что эти молекулы намного быстрее проходят через стенки шин. Ещё один из негативных моментов использования сжатого воздуха это окислительные свойства кислорода и водяного пара. Проходя через камеру, кислород окисляет корд, бортовое кольцо, диск. Это влияет на прочность шины, а соответственно и на безопасность вождения.
В наполненной сжатым воздухом шине утечка будет составлять 0,08 атм./месяц. Кислород проходит сквозь стенки шины на 30-40% быстрее, чем азот и утечка будет продолжаться, пока частичное давление газов не уравняется. Таким образом, если кислород в шине не будет превышать 5% для легковых шин и 2,5% для грузовых, то соотношение частичного давления газов внутри и снаружи шины будет сбалансировано, и утечки, происходить не будет. Такой эффект достигается путём закачки в шину азота.

Таким образом, преимущества использования азота для накачки шин состоят в следующем:

Во-первых, предотвращение старения шины и коррозии диска, т.к. отсутствует влага, масло, пыль — частицы, которые снижают долговечность колеса.

Во-вторых, снижение вероятности взрыва шины. Отсутствие нагрева шины на больших скоростях и при «подклинивании» тормозной системы, т.к. нет кислорода, который является элементом расширения (особенно это важно для грузовых авто).

В-третьих, повышение стабильности давления в шине. Известно, что давление в шине рекомендуется проверять с периодичностью раз в две недели. Использование азота увеличивает эту периодичность в три раза.

В четвертых, улучшение сцепления с дорогой. По сравнению с воздухом (который обычно подвергается сильному влиянию изменений температуры и давления) азот в чистом виде обладает повышенными демпфирующими свойствами, то есть колесо работает как дополнительный амортизатор.

Помимо этого, важно подробнее остановиться на тех преимуществах, которые даст вам заправка шин азотом по сравнению с заправкой воздухом.

Преимущества заправки шин азотом по сравнению с заправкой воздухом:

— Повышение плавности и мягкости прохождения неровностей дорожного покрытия
— Улучшение амортизации колес и снижение нагрузки на подвеску автомобиля
— Улучшение управляемости автомобилем
— Улучшение устойчивости при прохождении поворотов, перестроениях и съездах на обочину
— Улучшение сцепления с дорожным покрытием и уменьшение тормозного пути
— Уменьшение пробуксовки колес при экстренном старте
— Уменьшение шума и вибрации от контакта шины с дорожным покрытием
— Значительное уменьшение колебания давления в шинах не зависимо от скорости движения автомобиля, нагрузки и температуры окружающей среды
— Повышение работоспособности колес при повышенных нагрузках и температурах
— Уменьшение износа шин и обеспечение его равномерности
— Уменьшение вероятности повреждения диска при попадании в яму, наезде на бордюр и др.
— Исключение процессов окисления металлокорда шины и материала диска
Все это способствует не только улучшению работы шин, но и обеспечивает Вашу безопасность на любых дорогах.

Как происходит процедура накачки?

Вероятно, многих заинтересует, каким образом азот закачивается в шины? Весь процесс накачки осуществляется с помощью специальных устройств — азотных генераторов.
Вращающиеся азотные генераторы являются стационарными устройствами, которые используются для преобразования воздушной смеси. Воздух проходит несколько степеней обработки:
1. Закачка в рабочую систему не менее 8 атмосфер сжатого воздуха.
2. Производится многоуровневая фильтрация. Воздух обезжиривается, очищается от влаги, примесей масел, ароматических гидрокарбонов.
3. Перекачка очищенного воздуха через специальные мембраны для отделения молекул азота-n2.
После полного цикла обработки на выходе получается азот чистотой более 95%.
Как нам уже известно, такое соотношение газовой смеси, где содержание кислорода не превышает 5%, является самым оптимальным для автомобильных шин.
Вентиль колеса подключается к специальному компрессору, который, отделяя азот от всех остальных газов, присутствующих в воздухе, принудительно загоняет его в шину. То есть теперь, накачивая колесо практически инертным азотом, мы не пускаем внутрь не только кислород, но и не даем попасть в полость шины влаге. А это как раз нам на руку, ведь колесный диск теперь не подвержен коррозии. Всем известно, что коррозия посадочных мест шины может служить причиной потери ее герметичности.

В итоге, каждый автовладелец должен четко понимать для себя, что накачка шин азотом имеет ряд преимуществ, которые не просто способствуют продлению работоспособности шины, но, главное, обеспечивают комфорт и безопасность на любой дороге.

Резюмируя, еще раз назовем основные преимущества:

— Снижается потребность в подкачке шин и контроле давления в шине;
— увеличивается долговечность шин;
— улучшается работа шины;
— облегчается ее ремонт, так как внутренняя поверхность шины и каркас не соприкасаются с кислородом, что исключает коррозию;
— снижается коррозия ободьев и вентилей;
— исключаются горение шины или ее разрыв по причине самовозгорания.

В последнее время услуга по закачке автомобильных колёс азотом (как легковых, так и грузовых) становится всё более популярной. Интересен тот факт, что до этого времени этим веществом заполняли лишь шины гоночных автомобилей и самолётные шасси. Многие могут подумать, что азот применяется в важных и ответственных случаях и, скорее всего, эта услуга действительно полезная.

Некоторые наши соотечественники и владельцы автомобильных мастерских, переняв успех европейских коллег, начали использовать азот для подкачки колёс не только грузовых, но и легковых машин. Кроме того, иногда это вещество закачивается даже в шины мотоциклов. Такая услуга появилась на просторах нашей страны и ближнего зарубежья примерно 10 лет назад. Как утверждают работники шиномонтажа, подкачка колёс азотом способна волшебным образом улучшить транспортное средство. Что же такого в азоте? Попробуем разобраться в этой статье.

Аргументы продавцов воздуха

Ниже перечислены выгоды, которые получит клиент, если закачает в колёса азот. Именно эти доводы вы услышите при посещении сервиса, который предлагает азотную подкачку.

  1. Внутренние металлические детали колёс остаются изолированными от коррозии, которая может возникать, если вы используете кислород.
  2. Машина будет вести себя более устойчиво и спокойно при вождении.
  3. Работа колёс заметно улучшается, даже в том случае, если увеличивается нагрузка или температура.
  4. Вам будет намного легче управлять своим автомобилем.
  5. В процессе контакта дорожного покрытия и шин вы меньше будете чувствовать вибрации и слышать шум.
  6. На поворотах и при выезде на обочину автомобиль ведёт себе устойчивее.
  7. Если имеет место экстремальный старт, то пробуксовка колёс будет минимальной.
  8. Давление в шинах не зависит от температуры, нагрузки или скорости.
  9. Даже на дороге с большими неровностями авто будет двигаться более плавно.
  10. Равномерное и долгое изнашивание шин.
  11. Если вы наедете на бордюр, то повреждение диска, скорее всего, не произойдёт.
  12. Тормозной путь значительно меньше.
  13. Подвеска будет меньше перегружаться.
  14. Амортизация колеса заметно улучшается.
  15. При перегреве или повреждении меньше шансов на то, что шина загорится.
  16. Длительность эксплуатации шины возрастает.
  17. Вы более безопасно будете водить автомобиль.
  18. Подкачка шин практически не нужна.
  19. Маневрирование становится лучше.
  20. Давление шин стабилизируется.

Генератор азота для накачивания шин

После таких убедительных слов хочется прямо сейчас сесть за руль и поехать искать сервис, где предлагают такую услугу. Но не будем спешить. Давайте разберёмся, так ли всё красиво на самом деле.

Мифы и реальность подкачки азотом

Несколько аргументов можно объединить в один общий: на автомобиле с азотом ездить намного комфортнее. Но это не так, достаточно накачать в колёса на пару десятых атмосфер меньше и вы почувствуете мягкость при движении.

Владельцы пунктов шиномонтажа утверждают, что подкачка азотом уменьшает нагрузку на автомобильную подвеску. Эти слова – миф в чистом виде. Если заглянуть в школьный учебник по химии, то узнаем, что масса молекул азота всего на 7% меньше, чем воздуха. Как вы думаете, сильно отразятся эти 7% в колёсах на общем весе автомобиля? С уверенностью можно сказать, что нет! Масса газа в колёсах ничтожна мала по сравнению с массой автомобиля.

Азот в колёсах повышает безопасность езды. Но это не совсем так. Действительно, колёса гоночных болидов накачаны азотом. Это сделано для того, чтобы при возможном возгорании автомобиля уменьшить последствия пожара. Азот – газ, который не горит. При аварии он способен уменьшить силу огня. «Специалисты» утверждают, что колёса с азотом не взрываются. Но подумайте сами, если шину разорвало, то абсолютно всё равно, чем она была накачена.

Достаточно накачать в колёса на пару десятых атмосфер меньше, и вы почувствуете мягкость при движении

«Продавцы воздуха» говорят, что автомобильные колёса, закаченные азотом, дольше не спускают. Ссылаются на школьные знания, ведь азот больше молекулы воздуха в несколько раз. Но поверьте, любое накаченное колёсо спускает само по себе. За 365 дней давление в колёсах с воздухом может упасть на 0,8 атмосфер естественным образом. Возможно, с азотом будут спускать меньше. Но если поразмыслить здраво, то разница будет несущественной и малозаметной.

Самый главный рекламный ход: подкачка колёс азотом уменьшает расход топлива, потому что вес инертного газа меньше кислорода. Про массу молекул уже говорилось выше. Поэтому этот аргумент тоже ошибочный. Чтобы по-настоящему экономить бензин, есть много более эффективных способов.

Штрафы за пересечение стоп-линии и превышение скорости больше не побеспокоят!

Подводя итоги

Из вышепрочитанного делаем вывод, что подкачка азотом колёс – это чисто рекламная уловка владельцев станций техобслуживания. Многие пункты шиномонтажа используют азотную подкачку для заманивания новых клиентов и поднятия своего рейтинга.

Будьте грамотными водителями, не платите деньги за сомнительную услугу, которая не принесёт весомой пользы. Нет особого смысла поддаваться на уловки недобросовестных дельцов.

Видео: азот или воздух , что лучше?

Механика с анимацией и фильмом.

Эта страница поддерживает мультимедийные учебные пособия Вес и контактные силы и вращение.

  • Что происходит, когда катится колесо?
  • Какая часть поезда движется вдвое быстрее поезда?
  • Какая часть поезда движется назад?
Анимация справа отслеживает путь (фиолетовая кривая) точки на ободе катящегося колеса.Эта кривая называется циклоидой.

      

Колесо вращается по часовой стрелке вокруг своей оси. Мы измеряем его угловую скорость ω в радианах в секунду. Таким образом, количество полных оборотов в секунду равно ω/2π. Если он повернется на угол dθ за время dt, то Пусть точка на ободе колеса проходит расстояние ds за время dt, поэтому v  = ds/dt.Из определения угла ds = rdθ получаем
    v = rdθ/dt,   или   v = rω
На диаграмме видно, что все точки на ободе колеса движутся со скоростью v относительно оси, хотя их направления различны. Верх колеса движется вправо, низ влево и так далее.

Теперь давайте предположим, что колесо катится по земле — представим его как велосипедное колесо — и мы настаиваем на том, что оно катится, а не скользит.Вид, который мы представили вверху слева, — это вид велосипедиста, который в данном случае движется вправо. По отношению к наезднику положение оси фиксировано, верхняя часть колеса движется вперед в точке v, а нижняя часть колеса движется назад в точке v, как и выше.

  Разница между качением и скольжением заключается в том, что при качении в точке контакта нет относительного движения.Чтобы прочувствовать это (буквально), проведите такой эксперимент: сначала прокатите по руке бутылку или мячик. Затем перетащите его вдоль руки. В первом случае нет (горизонтального) относительного движения между контактом бутылки и вашей кожей, тогда как во втором случае вы чувствуете, как бутылка скользит по коже.
Точка в нижней части катящегося колеса мгновенно стационарна. Ось движется вперед со скоростью v, поэтому, исходя из показанной геометрии, верхняя часть колеса движется вперед со скоростью 2v.Мы также можем понять это с точки зрения относительных скоростей.

Для наблюдателя, стоящего на дороге, ось велосипеда движется со скоростью v. Велосипедист видит, как нижняя часть колеса движется со скоростью -v (скорость v назад, см. диаграмму выше), поэтому наблюдатель видит эту точку со скоростью vv. = 0. Велосипедист видит, что верхняя часть колеса «обгоняет» его со скоростью v, поэтому наблюдатель видит, что она движется со скоростью 2v.

   

Глядя повнимательнее.Снова взглянув на анимированный график, мы можем наблюдать изменение положения и скорости точки на ободе колеса. В клипе кусок белой ленты на заднем колесе обозначает такую ​​точку. Обратите внимание, в частности, на горизонтальные (и вертикальные) составляющие смещения от одного кадра к другому. Давайте будем количественными. Для точки, вращающейся по часовой стрелке по окружности радиуса r с угловой частотой ω, начиная с вершины окружности, координаты равны
    x = r sin ωt, y = r cos ωt
(Вы можете проверить, что его центр находится в точке (0,0) и что x 2 +y 2 =r 2 .) Чтобы заставить его вращаться вдоль оси x, как в анимации, ось должна двигаться вправо со скоростью v = rω и должна быть на r выше оси, поэтому мы поместим центр вращения в (vt,r) . Итак, мы поднимаем все точки на r и сдвигаем их вправо на v = rω. Координаты точки, изначально находившейся в верхней части колеса (точка, обведенная на анимации, или белая лента на колесе), теперь
    x = rωt + r sin ωt, y = r + r cos ωt    или
    x = r(ωt + sin ωt), y = r(1 + cos ωt)
Давайте теперь посмотрим на горизонтальную составляющую скорости этой точки:
    dx/dt = r(ω + ω cos ωt) = rω(1 + cos ωt)
Значение функции cos изменяется от -1 до +1.Таким образом, dx/dt для этой точки, горизонтальная составляющая скорости, имеет максимальное значение 2r ω = 2v, когда она находится в верхней части колеса — верхняя часть колеса обгоняет ось с удвоенной скоростью. Он имеет минимальное значение, равное нулю, когда его значение мгновенно равно нулю, когда он касается земли.
Теперь ответим на вопрос: Какая часть поезда идет задом? На рисунке справа показано поперечное сечение железнодорожного колеса (не в масштабе).Фланец вокруг обода колеса выступает ниже поверхности рельса. Фланцы внутри рельсов с обеих сторон — это то, что не дает поезду сойти с рельсов. Теперь точка колеса, которая касается рельса, — поверхность качения — мгновенно становится неподвижной, а части колеса над ней, как и в велосипедном колесе, движутся вперед. Но как насчет части под рельсом? Следующая анимация показывает это.

   

Синий кружок — поверхность качения колеса, зеленый кружок — край фланца.Маленькие синие и зеленые кружки обозначают точки, закрепленные на колесе, а их движения отслеживаются фиолетовой и красной кривыми соответственно. Точка C на приведенной выше диаграмме соответствует самой низкой точке красной кривой.

Как работают колеса? | Наука о колесах и осях

Колеса повсюду в нашем мире сегодня — в самых очевидных местах (в автомобилях, грузовиках и самолетах), но и спрятанных внутри всего от компьютерные жесткие диски и стиральные машины для электрические зубные щетки и посудомоечные машины.Шесть тысяч лет назад не было колес на все. Возникновение колеса из простого проигрывателя, который помог людям сформировать глиняные горшки ключевым компонентом в сотнях важных изобретений, обязаны все к простому и эффективному способу, которым это помогает нам захватывать и использовать энергию и преобразовывать силы. Давайте посмотрим поближе!

Фото: Корабельный штурвал: Колеса помогают транспортным средствам двигаться, передавая и уменьшая трение (как мы объясним ниже), но они также работают как рычаги. Если вы повернете колесо таким образом, ось в центре вращается медленнее, но с большей силой.Другими словами, большой руль помогает моряку поворачивать. руль корабля легче, чем маленькое колесо. Если представить, что каждая спица — это рычаг, легко понять, как работает это колесо. Почему колесо не твердое? Толстые спицы обеспечивают большую прочность при меньшем весе по сравнению с цельным колесом того же размера. Фото Шеннон Хивин предоставлено ВМС США.

Зачем нужны колеса

В наше время мы предполагаем, что должны быть дороги, чтобы колеса могли путешествовать по.Но колеса впервые стали использовать на телегах именно потому, что там не было ровных путей, по которым можно было бы надежно транспортировать. До изобретения телег люди тащили грузы на санях и рамах. буксируемых за животными, такими как лошади и собаки. Сани были эффективный способ перемещения тяжелых грузов до того, как колеса изобретены, но трение замедляет их. Рамы, частью которых является груз перетащили и часть пронесли, помогите решить эту проблему. А-образный считается, что была изобретена тяговая рама, известная как травуа. тысячи лет назад, и коренные американцы использовали его до 19 века. век.Даже с помощью животной силы трение между неровной землей и рамой увеличивалось. идет трудно.

Фото: Трение не проблема, когда вы путешествуете по льду, как и пассажир этой собачьей упряжке. Но санки не так хорошо двигаются по нормальной местности: вот почему колеса были изобретены. Фото Джо Голдманн, предоставлено Службой охраны рыбных ресурсов и дикой природы США.

Как работают колеса?

Перетаскивание груза с помощью колесной тележки далеко легче, чем тащить его по земле — по двум причинам:

  • Колеса уменьшают трение.Вместо того, чтобы просто скользить по земле, колеса закапываются и вращаются, поворачивая вокруг прочных стержней, называемых осями. Это означает, что единственное трение приходится преодолевать животным в точке, где встречаются колесо и ось — между относительно гладкой внутренней поверхностью колес и одинаково гладкая наружная поверхность осей вокруг которые они поворачивают.
  • Колеса обеспечивают рычаги (другими словами, они являются примерами мультипликаторов силы или простых механизмов). Тележку с большими колесами легче толкать, потому что у нее колеса большего диаметра. работают как большие рычаги, увеличивая тянущую или толкающую силу и делая легче крутить колеса вокруг своей оси — точно так же так что длинный гаечный ключ облегчает ослабление гайки.

Давайте рассмотрим обе эти вещи более подробно.

1. Фрикцион переключения на ось

Когда вы толкаете коробку на землю, возникает сильное трение между дном коробка и земля под ней, потому что обе поверхности относительно шероховатые:

Когда вы толкаете ту же коробку, загруженную на тележку с четырьмя колесами, сопротивление становится намного меньше. Коробка больше не должна скользить вдоль землю так, чтобы часть трения исчезла.Однако колеса не устраняют полностью трение, как думают некоторые, — это далеко не так! Между четырьмя колесами и землей должно быть трение, иначе они просто скользили бы (как будто что-то толкают по льду). Трение между каждым колесом и землей помогает ему «закапываться», чтобы колесо могло вращаться.

Тележки легче толкать, потому что единственное реальное трение, с которым вам приходится бороться, возникает между четырьмя колесами и их осями. Когда вы толкаете тележку, относительно гладкие внутренние поверхности колес вращаются и скользят вокруг относительно гладких внешних поверхностей осей.Здесь важно слово гладкий ; ключ к тому, как колеса уменьшают трение, заключается в том, что они могут более плавно скользить вокруг своих осей, чем объект может скользить по неровной поверхности. Если бы земля всегда была гладкой, как лед, нам бы вообще не понадобились колеса и оси — мы могли бы просто скользить и скользить повсюду! Иногда колеса и оси разделены шарикоподшипниками (маленькими сферическими шариками из твердого металла, часто смазанными маслом или жиром), которые помогают еще больше уменьшить трение между двумя поверхностями, перекатываясь в пространстве между ними.С подшипниками или без них трение намного меньше, чем при движении ящика прямо по земле, и поэтому тележка облегчает перемещение грузов:

2. Предоставление рычагов

Колеса тележек помогают и в другом важном аспекте: они работают как рычаги. Обод колеса поворачивается на большее расстояние, чем ось, поэтому в случае, когда вы толкаете тележку сзади или тянете ее спереди, на ось действует большее усилие, чем на обод. Это означает, что действительно полезно, если у вашей тележки большие колеса, потому что они дают вам больше рычагов, увеличивают силу толкания и помогают преодолеть силу трения на осях.

Поверните колесо на ободе, и сила, которую вы прикладываете (красная стрелка), умножается, чтобы дать большую силу на оси (синяя стрелка). Чем больше колесо, тем больше эффект, потому что радиус колеса работает как рычаг. Чем больше колесо, тем длиннее рычаг, и тем больше рычагов вы получите.

Вместо этого поверните колесо в центре, и оно сработает в обратную сторону. Теперь обод колеса движется дальше и быстрее. Вот как вы можете использовать большее колесо, чтобы увеличить скорость.Однако, если вы прикладываете усилие к центру колеса, рычаг работает в обратном направлении, и вы получаете меньшую силу на ободе, хотя там вы получаете большую скорость. Как и в случае с шестернями, вы не можете одновременно увеличить и силу, и скорость. Если вы увеличиваете один из них, вы должны уменьшить другой, иначе вы будете использовать колесо для получения энергии из воздуха (что нарушает основной закон физики, называемый сохранением энергии).

Кто изобрел колесо?

Люди использовали животных для передвижения задолго до изобретения колеса и даже до появления человека поселения и сельское хозяйство на Ближнем Востоке около 8–9 тысяч лет до нашей эры.Считается, что собак приручили и одомашнили в Китае около 13000 г. до н.э.; лошади были одомашнены совсем недавно, около 4500 г. до н.э. Животные, используемые для перевозки людей таким образом, называются тварями. груз.

Никто точно не знает, когда, где и как были изобретены колеса. Считается, что гончарные круги широко использовались около 7000 лет назад в Месопотамия (регион Ближнего Востока, в настоящее время в значительной степени оккупированный Ираком): легко представить, как гончар мог прийти к этой идее после того, как многократное вращение стула для работы на горшке с разных сторон.Мы не знаем, когда появился гончарный круг. тоже был изобретен, но некоторые историки считают, что он может быть датирован 8000 г. до н.э. В начале форме, это было немногим больше, чем поворотный стол или «турнет», установленный на центральная поддержка.

Фото: С помощью гончарного круга сделать круглый горшок намного проще и быстрее. который также можно использовать для украшения готового горшка. Некоторые колеса медленно поворачиваются вручную; другие быстро вращаются, приводимые в движение педалью. Фото Г. Эрика и Эдит Мэтсон предоставлено Библиотека Конгресса США, отдел печати и фотографий [LC-DIG-matpc-20729].

Возможно, кто-то со временем стал гончаром развернуться на 90 градусов, чтобы создать новый вид транспорта, или возможно, колесо было полностью заново изобретено для этой новой цели, но прошло еще 1000–1500 лет, прежде чем колеса были впервые использованы на телегах. Скорее всего, кто-то, используя стволы деревьев в качестве катков, реализовал свою работу было бы проще, если бы бревна можно было как-то закрепить на месте внизу груз, нарезанный, как салями, чтобы было легче пройти через него и вокруг препятствий. Такая эффективная идея должна была получить широкое распространение и колесо попало в Европу и Азию в течение следующих тысячелетие.

Фото: Ранние колеса изготавливались из закругленных срезов стволов деревьев или кусков камня. с прорезанными отверстиями для оси. Цельные колеса, подобные этому, превратились в более легкие и быстрые полутвердые колеса. с большой цельной планкой посередине и несколькими спицами по диагоналям. Полностью спицевые колеса, как модель колеса тележки, показанная здесь, продвиньте идею на шаг вперед, покончив с максимально тяжелая масса без ущерба для прочности. Это сделало возможным изобретение быстрых колесниц, такие, как те, которые использовались в римские времена.

Колеса работают более эффективно, когда они имеют гладкую поверхность дороги. путешествовать по. Римляне начали строительство дорог примерно с 300 г. до н.э. способ связать разрозненные части своей империи. Римский дороги были построены аналогично современным из слоев различные материалы, в том числе большие валуны для поддержки веса, и более мелкие камни, песок и плитка для дренажа. Часто цемент и бетон (еще один важный римский технологии) использовались для связывания сыпучих материалов.Сверху была износостойкая поверхность из сплющенные камни разрезаны и собраны вместе, как головоломка. Римские дороги были построены по прямой линии, чтобы минимизировать время в пути.

Развертка колеса

С точки зрения фундаментальной науки, колеса, которые несут наши транспортные средства сегодня практически идентичны тем, которые впервые использовались в древние времена: несмотря на то, что они построены из более сложных материалов, они по-прежнему по существу плоские диски, вращающиеся на сплошных осях. Более интересным является как колеса развивались другими способами в ряде все более сложные машины.

Фото: Шестерня произошла от колеса и оси. Поставить много шестерен вместе, и вы можете преобразовывать силу и скорость в машине всеми возможными способами.

С добавлением зубьев вокруг обода колеса становятся шестернями, способны изменять крутящий момент (силу вращения) машины или ее скорость: шестерни позволяют велосипеду двигаться быстро или очень медленно взбираться на холм, причем всадник крутит педали с одинаковой скоростью в обоих случаях. Вытянутые в барабаны колеса можно использовать как лебедки для подъема воды из колодцев, камней из мин или с якоря в корабли: простые машины такого рода известные как шпили и лебедки.Лебедки, использующие несколько колес, соединенные несколькими отрезками веревки, становятся шкивами: мощные машины что значительно увеличивает силу тяги, позволяя человеку поднимать много раз больше их собственного веса.

Фото: Водяные турбины (вроде этой из Плотина Гранд-Кули в штате Вашингтон, США) также произошла от колеса и оси. Фото предоставлено Бюро мелиорации США.

Колеса — сердце турбины (машины, извлекающие энергию из движущейся жидкости или газа): водяные колеса и ветряные мельницы, самые важные источники машинной энергии в Средние века, оба развились от основного колеса, вращающегося вокруг оси.Двигатели слишком полагаются на колеса преобразовывать топливо в энергию и управлять транспортным средством: в современном автомобиле двигатель, например, сгорание топлива в цилиндрах качает поршни назад и вперед, поворачивая смещенную от центра ось, известную как коленчатый вал, который затем приводит в действие коробку передач и опорные катки.

За 7000 лет колесо вышло далеко за пределы своего первоначального использования. как гончарный инструмент. Помогая нам перемещать грузы, использовать энергию, и трансформировать силы, это простое, но удивительно эффективное изобретение буквально дал людям возможность завоевать мир!

Крутящий момент

— Ньютоновская механика — Как что-то вроде автомобильного колеса катится?

Хорошо, поэтому, пожалуйста, потерпите меня здесь, и это почти наверняка очень глупый вопрос, отчасти потому, что я не совсем знаю, как его задать.

Когда у вас есть колесо, например, прикрепленное к автомобилю, к нему прикладывается крутящий момент от двигателя. Насколько я понимаю, колесо скользило бы по дороге, и машина не двигалась бы, если бы не статическое трение, которое, конечно же, является концепцией качения без проскальзывания.

Проблема, с которой я сталкиваюсь, заключается в том, что я рассматриваю величину силы, действующей на дорогу от колеса, или, в частности, равную и противоположную силу, воздействующую обратно на колесо со стороны дороги за счет статического трения.Причина этого в том, что я хочу сказать, что это просто крутящий момент, прилагаемый двигателем к колесу, деленный на радиус колеса, но это, похоже, приводит к нелепому выводу. Если я следую этой логике, то равная и противоположная сила, действующая на колесо со стороны дороги, умноженная на радиус колеса для получения противодействующего крутящего момента, равна крутящему моменту, действующему на колесо со стороны двигателя, но в противоположном направлении. направление. Это, конечно, означало бы, что нет чистого крутящего момента, и колеса никогда не будут двигаться (если только сила не будет больше силы, доступной от статического трения, но тогда она просто проскальзывает), что означает, что автомобиль никогда не сможет двигаться! Проще говоря, что я упускаю из того, что почти наверняка смотрит мне в лицо (снова)? Ясно, что вещи катятся, и машины движутся, поэтому я знаю, что где-то иду ужасно и смущающе неправильно.

Кроме того, я часто слышу, как люди говорят, что трение покоя — это сила, отвечающая за движение автомобиля вперед. Как это происходит, когда он действует в направлении, противоположном направлению, в котором пытаются катиться колеса? Это вроде того же вопроса, но я думаю, что это может помочь подчеркнуть мое непонимание вращательного движения в этой области.

Никогда не думал, что колеса могут быть такими сложными! Во всяком случае, для меня.

13.24: Катящееся колесо — Physics LibreTexts

Как обсуждалось в главе \(5.7\), катящееся колесо представляет собой неголономную систему, простую в принципе, но на практике решение может быть сложным, как показано на Типпе Топе. В главе \(13.23\) обсуждалось движение симметричного волчка, вращающегося вокруг фиксированной точки на оси симметрии под действием крутящего момента. Катящееся колесо включает в себя вращение симметричного твердого тела, на которое действуют крутящие моменты. Однако точка контакта колеса со статической плоскостью находится на периферии колеса, и предполагается, что трение в точке контакта обеспечивает нулевое скольжение.Обратите внимание, что трение необходимо для обеспечения того, чтобы вращающийся объект катился без проскальзывания, но сила трения не работает для чистого качения недеформируемого жесткого колеса.

Используемая система координат показана на рисунке \(\PageIndex{1}\). Для простоты лучше использовать подвижную систему координат \((\mathbf{1},\mathbf{2},\mathbf{3})\), которая фиксирует ориентацию колеса с началом в центре масса колеса, но эта движущаяся система отсчета не включает угловую скорость \(\dot{\psi}\) диска относительно оси \(\mathbf{3}\).То есть движущаяся система \((\mathbf{1},\mathbf{2},\mathbf{3})\) имеет угловые скорости

\[\begin{align} \omega_1 = \dot{\theta} \label{13.191} \\ \omega_2 = \dot{\phi} \sin \theta \notag\\ \omega_3 = \dot{\phi} \cos\тета\нотаг\конец{выравнивание}\]

Рамка, закрепленная во вращающемся колесе, должна включать дополнительную угловую скорость диска \(\dot{\psi}\) относительно оси \(\mathbf{\hat{e}}_3\), то есть

\[\begin{align}\Omega_1 = \omega_1 = \dot{\theta} \label{13.192} \\ \Omega_2 = \omega_2 = \dot{\phi} \sin \theta \notag\\ \Omega_3 = \omega_3 + \dot{\psi} = \dot{\phi} \cos \theta + \dot {\psi} \notag\end{align}\]

, где \(\Omega \) обозначает угловую скорость вращающегося диска, а \(\boldsymbol{\omega}\) обозначает вращение подвижной рамки \((\mathbf{1},\mathbf{2}, \mathbf{3})\).

Главные моменты инерции тонкого круглого диска связаны теоремой о перпендикулярной оси (глава \(13.9\))

\[I_1 + I_2 = I_3 \notag\]

Так как \(I_1 = I_2\) для однородного диска, то \(I_3 = 2I_1\).

Уравнение \((12.3.10)\) можно использовать для связи векторных сил \(\mathbf{F}\) в неподвижной системе отсчета со скоростью изменения импульсов в подвижной системе отсчета \((\mathbf {1},\mathbf{2},\mathbf{3})\).

\[\mathbf{F} = \mathbf{\dot{p}}_{space} = \mathbf{\dot{p}}_{moving} + \boldsymbol{\omega} \times \mathbf{p} \метка{13.193}\]

Это приводит к следующим соотношениям для трех компонентов подвижной рамы

\[\begin{align}F_1 = \dot{p}_1 + \omega_2 p_3 − \omega_3 p_2 \label{13.194} \\ F_2 − Mg \sin \theta = \dot{p}_2 + \omega_3 p_1 − \omega_1 p_3 \notag\\ F_3 − Mg \cos \theta = \dot{p}_3 + \omega_1 p_2 − \ omega_2 p_1 \notag\end{align}\]

, где \(F_1, F_2, F_3\) — действующие реактивные силы, показанные на рисунке \(\PageIndex{1}\).

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Равномерный диск, катящийся по горизонтальной плоскости, если смотреть на (а) неподвижный кадр и (б) кадр катящегося диска. Фиксированная в пространстве система координат имеет вид \((\mathbf{x}, \mathbf{y}, \mathbf{z})\), а подвижная система отсчета \((\mathbf{1},\mathbf{2} ,\mathbf{3})\) центрируется в центре масс диска с осями \(\mathbf{1}, \mathbf{2}\) в плоскости диска.Диск вращается с равномерной угловой скоростью \(\dot{\psi}\) вокруг оси \(\mathbf{3}\) и катится в направлении, которое находится под углом \(\phi\) относительно оси \(х\) ось.

Аналогично, крутящие моменты \(\mathbf{N}\) в пространственно-неподвижной системе отсчета могут быть связаны со скоростью изменения углового момента как

\[\mathbf{N} = \mathbf{\dot{L}}_{пробел} = \mathbf{\dot{L}}_{движение} + \boldsymbol{\omega} \times \mathbf{L} \метка{13.195}\]

, где \(L_i = \mathbf{I}_i\Omega _i\).Это приводит к следующим соотношениям для трех уравнений крутящего момента в подвижной системе отсчета

\[\begin{align}N_1 = -F_3 R = I_1 \dot{\Omega}_1 + I_3\Omega_3\omega_2 — I_2\Omega 2\omega_3 \label{13.196} \\ N_2 = 0 = I_1 \dot{ \Omega}_2 + I_1 \Omega_1 \omega_3 − I_3\Omega_3\omega_1 \notag\\ N_3 = F_1 R = I_3 \dot{\Omega}_3 + I_2 \Omega_2 \omega_1 − I_1\Omega_1 \omega_2 \notag\end{ выровнять}\]

Ограничения качения:

\[p_1 + MR \Omega_3 = 0 \label{13.197} \\ p_2 = 0 \p_3 − MR \Omega_1 = 0 \]

, где \(p_i = Mv_i\).2_3 − MgR \cos\theta\notag\]

Дифференциальные уравнения связи могут быть получены из уравнений \ref{13.197}, чтобы быть

\[dx − R \cos \phi d\psi = 0 \notag\]

\[dy − R \sin \phi d\psi = 0 \]

Использование обобщенных сил плюс уравнения Лагранжа-Эйлера \((6.3.28)\) может быть использовано для вывода уравнений движения и решения для компонентов ограничивающей силы \(F_1\), \(F_2\), и \(F_3\).

Пример \(\PageIndex{1}\): Устойчивость катящегося колеса к опрокидыванию

Круглое колесо, катящееся в вертикальной плоскости с большой угловой скоростью, первоначально катится по прямой линии и остается вертикальным.Однако ниже определенной угловой скорости гироскопические силы ослабевают, и колесо наклоняется в сторону и быстро отклоняется от первоначального направления. Интересно оценить минимальную угловую скорость диска, при которой он не начинает опрокидываться набок.

Обратите внимание, что уравнения \ref{13.199} выполняются для \(\theta = \frac{\pi}{2}\), \(\phi = 0\) и \(\dot{\psi} = \Omega_3 = \) постоянный. Предположим, что небольшое возмущение приводит к тому, что угол наклона равен \(\theta = \frac{\pi}{2} + \alpha\), где \(\alpha\) мало, а \(\phi\) отличен от нуля но маленькие, то есть \(\dot{\theta} = \dot{\alpha}\) и \(\dot{\phi}\) маленькие.2_3 \frac{g}{3R} \tag{g}\label{g}\]

Следовательно, критическая линейная скорость колеса равна

\[v = R\Omega_3 > \sqrt{\frac{gR}{3}} \tag{h}\label{h}\]

Велосипедное колесо представляет собой типичный пример опрокидывания катящегося колеса. Для типичного \(0,35\) \(м\) радиуса велосипедного колеса это дает критическую скорость \(v > 1,07\) \(м/с\) \(= 2,4\) \(миль в час\) . 4


4 Устойчивость велосипеда зависит от поворота колеса и других аспектов геометрии поворота переднего колеса, помимо гироскопических эффектов.Прекрасные статьи на эту тему были написаны Д.Э.Х. Jones Physics Today 23 (4) (1970) 34, а также J. Lowell & H.D. McKell, American Journal of Physics 50 (1982) 1106.

Катание и колеса в мире природы Факты для детей

Есть два способа, которыми естественные и искусственные объекты могут использовать вращение для перемещения. Один из способов состоит в том, чтобы все это катилось. Другой способ состоит в том, чтобы часть вещи вращалась, а остальная часть не вращалась, как колесо или пропеллер.Некоторые живые существа передвигаются, перекатываясь, но никакие живые существа, похоже, не используют колеса. О причинах этого писали биологи. Писатели-фантасты и фэнтези придумали множество животных с колесами.

Колеса — очень полезная технология для людей. Многие технологии, которые используют люди, также встречаются в природе, например, крылья и линзы. Может показаться странным, что колеса в природе никогда не возникали, но тому есть две причины. Во-первых, существуют естественные пределы того, какие вещи могут существовать в природе.Живые существа меняются со временем медленно, этот процесс называется эволюцией путем естественного отбора. Этот процесс может создать много разных ответов на проблему, но он не всегда может создать все ответы, которые можно себе представить. Кроме того, способы, которыми новые живые существа строят себя (процесс, называемый биологией развития), не всегда могут создавать все виды частей, которые можно себе представить. Во-вторых, колеса иногда менее полезны, чем другие способы передвижения, такие как ходьба, бег или ползание, как змея. По той же причине некоторые группы людей в прошлом полностью отказались от использования колес.

Известные примеры качения и колес у живых существ

Прокатка

Панголин Manis temminckii свернулся в клубок, в котором он может кататься

Некоторые живые существа передвигаются, перекатываясь. Это не настоящие примеры колес, потому что весь организм вращается без каких-либо частей, которые остаются неподвижными, как ось.

Некоторые виды животных формируют свое тело в форме круга. В некоторых случаях они делают это, чтобы защитить себя, а в некоторых случаях они делают это, чтобы иметь возможность катиться.Животные, которые делают это, включают некоторых гусениц, личинок тигровых жуков, многоножек, креветок-богомолов и саламандр. Вместо этого другие животные образуют шар. К этим животным относятся панголины, ежи, броненосцы, ящерицы-броненосцы, изоподы, колесные пауки и окаменелые трилобиты. Эти животные могут катиться пассивно , что означает, что их толкает сила тяжести или ветер, или активно , что означает, что они подталкивают себя, изменяя свою форму. Перекати-поле — часть растения, которое растет над землей.Перекати-поле отрывается от корней и катится по ветру, чтобы разнести свои семена.

Жуки-навозники образуют круглые шарики фекалий животных. Они катят эти шары своим телом. Хотя мяч катится вместо жука, у жуков есть много тех же проблем, что и у катающихся животных.

Клетка кожи, называемая кератиноцитом, движется сама по себе, перекатываясь, как часть процесса заживления.

Крошечные животные, называемые коловратками, используют кольцо ресничек (маленьких волосовидных частей), движущихся в ритме, чтобы передвигаться и питаться.Слово «коловратка» на латыни означает «имеющий колеса», но на самом деле у коловраток нет вращающихся частей.

Вращение как колесо

Ни один известный многоклеточный организм (организм, состоящий из многих клеток) не может вращать часть своего тела, сохраняя при этом остальную часть тела неподвижной. Однако есть по крайней мере два примера вращающихся частей, используемых клетками. Одним из примеров является молекула под названием АТФ-синтаза. АТФ-синтаза используется для хранения и перемещения энергии. Например, он используется в процессах фотосинтеза (способ накопления солнечной энергии) и окислительного фосфорилирования (способ высвобождения накопленной энергии).АТФ-синтаза похожа на жгутиковые моторы, о которых речь пойдет ниже. Биологи (ученые, изучающие жизнь) считают, что АТФ-синтаза является примером модульной эволюции. В модульной эволюции две части с разными задачами объединяются и получают новую работу.

Бактериальный жгутик — настоящий пример вращающейся части живого существа.

Единственным известным в природе примером части, которая может вращаться, толкая организм, является жгутик. Жгутик — это хвост, используемый как пропеллер для толкания одноклеточных прокариот.Наиболее известным примером является бактериальный жгутик. Около половины всех известных бактерий имеют хотя бы один жгутик. Это означает, что вращение может быть наиболее распространенным способом передвижения в природе.

В нижней части бактериального жгутика, где он встречается с клеточной мембраной, моторный белок действует как двигатель. Этот двигатель получает свою мощность от протонной движущей силы, потока протонов (ионов водорода) через клеточную мембрану. Это вызвано градиентом концентрации (разницей в количестве протонов на каждой стороне мембраны), создаваемым клеточным метаболизмом.(Бактерии, называемые Vibrio , используют два вида жгутиков, один из которых вместо этого питается ионами натрия.) Жгутики очень эффективны, а это означает, что тратится не так много энергии. Каждую секунду они могут выталкивать бактерии со скоростью, в 60 раз превышающей их длину. Двигатель в нижней части жгутика имеет структуру, аналогичную АТФ-синтазе. Бактерии, называемые спириллами, имеют скрученные тела со жгутиками на обоих концах. Бактерии Spririllum вращаются во время движения.

Вид организмов, называемых археями, которые отличаются от бактерий, также используют жгутики, приводимые в действие вращающимися двигательными белками.Два вида жгутиков произошли из разных частей. Эукариотические клетки представляют собой более сложный тип клеток, встречающийся у растений и животных. Некоторые из этих клеток также имеют жгутики, называемые ресничками, но эти жгутики не вращаются внизу. Вместо этого они изгибаются так, что кончик жгутика движется по кругу.

Барьеры для колес в биологии

Пределы эволюции

Изображение фитнес-ландшафта, своего рода карта, показывающая, как различные изменения улучшают или ухудшают выживание и размножение организма.Точки A, B и C называются локальными оптимумами, что означает, что они лучше, чем все точки рядом с ними. Стрелки указывают направление, в котором может двигаться популяция, если она эволюционирует в результате естественного отбора. Популяция может двигаться только вверх. Даже если есть лучшая точка, популяция не может двигаться к ней, если ей придется спуститься вниз, чтобы добраться туда, как при перемещении из точки А в точку Б.

Наука эволюции может помочь объяснить, почему у многоклеточных организмов не развились колеса. Проще говоря, сложная структура (состоящая из нескольких частей, работающих вместе) не может развиваться, если ее ранняя незавершенная форма не помогает организму жить и иметь детей.

В современной науке об эволюции приспособления (изменения, влияющие на приспособленность организма) возникают медленно, в течение многих поколений, путем естественного отбора. Из-за этого генетические изменения обычно распространяются в популяции только в том случае, если они не снижают приспособленность особей. Нейтральные изменения (изменения, которые не повышают или понижают приспособленность) могут распространяться путем генетического дрейфа. В некоторых случаях изменения, которые снижают приспособленность, могут распространяться, но большие изменения, требующие многих шагов, могут распространяться только в том случае, если каждый из шагов повышает приспособленность.Биолог Ричард Докинз так описывает ситуацию:

«Колесо может быть одним из тех случаев, когда инженерное решение можно увидеть на виду, но оно недостижимо в эволюции, потому что оно лежит [на] другой стороне глубокой долины, пересекая массив Горы Невероятности без моста.»

В этой метафоре приспособленность — это ландшафт, где полезные черты — пики, а вредные — долины. Колеса могут быть очень полезным пиком, но долина вокруг этого пика слишком низка или слишком широка для того, чтобы генофонд (набор генов в популяции) мог переместиться к нему в результате генетического дрейфа или естественного отбора.Стивен Джей Гулд отмечает, что эволюция может строиться только из уже имеющихся частей. Он пишет, что «колеса работают хорошо, но животные не могут [(не могут)] строить их из-за структурных ограничений [(ограничений)], унаследованных как эволюционное наследие».

Таким образом, естественный отбор объясняет, почему не появились колеса. Колесо без одной или нескольких важных частей, вероятно, не слишком помогло бы организму. Однако это не относится к рассмотренному выше жгутику.По мере развития жгутика различные части других структур использовались для новой цели. Часть, которая сейчас является вращающимся двигателем, называемая базальным телом, возможно, произошла от части, которая использовалась бактериями для введения ядов в другие клетки. Такое использование существующих деталей называется экзаптацией .

Биолог Робин Холлидей написал, что, поскольку не существует живых существ с колесами, креационизм и разумный замысел (рассказы о жизни, утверждающие, что есть разумный создатель) вряд ли верны.Холлидей утверждает, что разумный творец, свободный от ограничений эволюции, будет использовать колеса везде, где они будут полезны.

Пределы тел и как они растут

Люди обнаружили, что довольно легко строить колесные системы, даже сложные, и они смогли решить проблемы передачи энергии (перемещения энергии из одного места в другое) и трения. Однако то, как новые организмы строят себя, сильно отличается от того, как люди строят вещи. Непонятно, смогут ли жизненные процессы сделать колесо.О причинах этого говорится ниже.

Самым большим барьером для многоклеточных организмов с колесами является интерфейс (точка встречи) между частями, которые движутся, и частями, которые остаются неподвижными. Колеса или колеса и оси должны иметь возможность свободно вращаться относительно остального организма. Суставы животных имеют ограниченный диапазон движения (угол, на который они могут двигаться), но колеса должны иметь возможность поворачиваться на любой угол без необходимости поворота назад. Из-за этого колеса нельзя прикрепить к оси или валу, на котором они вращаются.Известно, что ни один настоящий многоклеточный организм не выращивает твердые ткани или органы, не прикрепленные к остальной части организма.

Подача мощности на колеса
Скелетная мышца, прикрепленная каждым концом к кости

Чтобы привести колесо в движение (то есть заставить его вращаться), что-то должно приложить к нему крутящий момент (крутящую силу). Для машин, сделанных людьми, этот крутящий момент обычно создается двигателем. Существует много видов двигателей, таких как электродвигатели, турбины и паровые двигатели. Крутящий момент также может исходить от человека, как и в случае с велосипедом.У животных движения обычно вызываются скелетными мышцами. Эти мышцы получают энергию путем метаболизма (расщепления) питательных веществ в пище. Скелетные мышцы прикреплены соединительной тканью к костям, которые они двигают, поэтому они не могут быть использованы непосредственно для управления колесом. Кроме того, животные используют свои мышцы циклически — суставы двигаются то в одном направлении, то в другом, вместо того, чтобы постоянно двигаться в одном направлении. Крупные животные не могут очень быстро набирать скорость, потому что мышцам труднее тянуть против большой инерции (сопротивления тяжелого предмета движению).

Трение

В большинстве машин смазка (например, масло или консистентная смазка) или подшипник используются для ограничения трения (трения) между движущимися частями. Поддержание трения на низком уровне важно для ограничения износа деталей и предотвращения перегрева деталей. Чем быстрее движутся детали или чем больше сила между ними, тем важнее уменьшить трение. В суставах животных, таких как колено человека, трение уменьшается с помощью ткани, называемой хрящом, которая имеет низкий коэффициент трения, и смазочной жидкости, называемой синовиальной жидкостью, которая имеет низкую вязкость (сопротивление течению).Герхард Шольц, профессор Institut für Biologie Vergleichende Zoologie («Институт биологии и сравнительной зоологии») Берлинского университета им. Гумбольдта, написал, что подобная смазочная жидкость или материал из мертвых клеток может помочь животному вращаться свободно. , но ничего подобного в природе никогда не наблюдалось.

Перемещение питательных веществ и отходов на колесо и обратно

Еще одна проблема — поток материалов в живое колесо и из него. Если ткани, образующие колесо, живые, то они должны получать кислород и питательные вещества и забирать отходы, чтобы продолжать обмен веществ (процесс использования энергии для поддержания функционирования).Нормальная кровеносная система животных (сеть трубок, по которым течет кровь) не смогла бы обеспечить необходимый поток веществ. Без притока крови материалы должны были бы диффундировать к колесу и от него. Диффузия ограничена парциальным давлением и площадью поверхности по правилу, называемому законом диффузии Фика. Для крупных животных диффузии недостаточно для поддержания жизни тканей. Вместо живого колеса можно было бы сделать колесо из мертвого материала, такого как кератин, из которого состоят волосы и ногти.

Проблемы с колесами

Сайдвиндеры обладают уникальным способом передвижения по песку. Это очень эффективно

В некоторых условиях колеса просто не так хороши, как конечности для передвижения. Так что, возможно, даже если бы колеса и могли эволюционировать, они не часто встречались бы в природе. На самом деле, учитывая пределы возможностей колес, главный вопрос можно перевернуть: вместо вопроса « Почему природа не использует колеса? » вопрос становится « Почему люди не строят больше машин с конечностями?» «В машиностроении вместо конечностей часто используются колеса, потому что конечности сложнее спроектировать и контролировать, а не потому, что колеса обязательно лучше справляются с работой.

Эффективность

Сопротивление качению
Колесо, катящееся по мягкому грунту, меняет его форму. Это вызывает «силу реакции» N от земли, которая частично отталкивает движение.

На твердой ровной поверхности, например, на дорогах с твердым покрытием, жесткие колеса более энергоэффективны, чем другие способы передвижения. Однако колеса не так эффективны (им требуется больше энергии для движения) на мягких поверхностях, таких как почвы, потому что им приходится иметь дело с «сопротивлением качению».При сопротивлении качению транспортное средство теряет энергию, поскольку форма колеса и поверхность деформируются (изменяются), и поверхность отталкивается от колеса. Колеса меньшего размера должны иметь большее сопротивление для своего размера, чем колеса большего размера. Мягкие поверхности деформируются больше, чем твердые, и они также не возвращаются к исходной форме. Это вызывает большее сопротивление. По сравнению с бетоном сила сопротивления на грунте средней твердости может быть в пять-восемь раз больше, а на песке в десять-пятнадцать раз.В то время как колеса должны деформировать поверхность на всем своем пути, конечности вызывают лишь небольшую деформацию в точке, где ступня касается земли.

Сопротивление качению также является причиной того, что некоторые человеческие цивилизации не использовали колеса. Во времена Римской империи колесницы на колесах были распространены на Ближнем Востоке и в Северной Африке. Однако, когда Империя пала, колеса стали менее полезными для местных жителей, которые обратились к верблюдам для перевозки грузов в песчаном пустынном климате. Стивен Джей Гулд написал об этом странном факте истории в своей книге «Куриные зубы и лошадиные пальцы ».Он писал, что без обслуживаемых дорог верблюдам требуется меньше человеческой силы и воды, чем повозке, запряженной волами.

Эффективность движения в воде

При движении в воде вращающиеся механизмы более эффективны только тогда, когда число Рейнольдса потока очень низкое. Число Рейнольдса — это способ описать поведение потока: в потоке с низким числом Рейнольдса, подобно тем, в которых движутся бактерии, вязкость является наиболее важным эффектом, который следует учитывать. В потоках с высокими числами Рейнольдса инерция является наиболее важным эффектом, и механизмы, которые колеблются , или движутся вперед и назад, более эффективны.Хотя корабельные пропеллеры обычно имеют КПД около 60 %, а пропеллеры самолетов — около 80 % (до 88 % в модели Gossamer Condor с приводом от человека), колеблющиеся крылья, такие как рыбий хвост и птичьи крылья, могут быть столь же эффективными, как 96 %−98. %.

Тяга

Колеса могут проскальзывать, то есть не цепляться на рыхлой или скользкой поверхности. Соскальзывание тратит энергию впустую и может привести к потере контроля или невозможности двигаться. Это происходит с автомобилями в грязи, льду и снегу. Там, где у колес есть эта проблема, люди иногда вместо них используют другие механизмы.В лесозаготовительной отрасли транспортные средства с опорами иногда используются для достижения более сложных участков, чем те, с которыми могут справиться колеса. Транспортные средства с гусеницами, такие как танки, не скользят так сильно, как транспортные средства с колесами, потому что они имеют большую площадь соприкосновения с поверхностью. Однако транспортные средства с гусеницами часто имеют больший радиус поворота, чем колесные транспортные средства, а это означает, что им требуется больше места для поворота. Кроме того, они менее эффективны и более сложны в изготовлении.

Преодоление препятствий

Инженер Мечислав Г.Беккер показал, что в естественной местности мелкие препятствия встречаются гораздо чаще, чем крупные. Это называется «логарифмически нормальным» распределением. Это означает, что препятствия являются проблемой для колесных транспортных средств всех размеров. Основные способы борьбы с препятствиями — это обходить их и преодолевать.

Обход препятствий

Наиболее распространенные типы рулевого управления не предусматривают отдельного сочленения (сочленения для изгиба) для каждого колеса, поэтому имеют ограниченный радиус поворота. Это ограничивает, насколько хорошо эти виды транспортных средств могут передвигаться в местах с большим количеством препятствий.

Майкл Лабарбера из Чикагского университета показывает ограниченный радиус поворота колес, сравнивая людей, идущих с людьми в инвалидных колясках. Джаред Даймонд отмечает, что большинство примеров катания в природе можно найти на широкой открытой твердой местности. Сюда относится использование перекатывания навозными жуками и перекати-полями.

Преодоление препятствий

Колеса плохо справляются с вертикальными (вертикальными) препятствиями, особенно препятствиями такого же размера, как и само колесо.Если транспортное средство или животное может перемещать свой центр масс, то самые большие вертикальные препятствия, на которые можно взобраться, в два раза меньше высоты колеса. Если центр масс нельзя сдвинуть, самое высокое препятствие, на которое можно подняться, составляет от одной восьмой до одной четверти высоты колеса.

Кроме того, без шарниров колесное транспортное средство может застрять (не двигаться) на вершине препятствия, при этом препятствие находится между колесами, так что они не касаются земли. Конечности, в отличие от колес, полезны для лазания и могут преодолевать труднопроходимую местность.

Для колес без шарниров преодоление препятствий приведет к наклону кузова автомобиля. Если вес автомобиля выходит за пределы колес, автомобиль может опрокинуться из-за статической неустойчивости . На высокой скорости инерция транспортного средства может стать причиной его динамической нестабильности . Это означает, что он может быть опрокинут небольшим препятствием или просто слишком быстрым поворотом или изменением скорости. Без суставов конечностей невозможно оправиться от опрокидывания.

Использование конечностей для различных работ

Конечности, используемые животными для передвижения по местности, часто также используются для других целей, таких как удерживание предметов и манипулирование ими, лазание, раскачивание на ветвях, плавание, копание, прыжки, метание, удары ногами и уход за собой. Колеса без шарниров не так полезны для этих работ, как конечности.

Катящиеся и колесные существа в художественной литературе и легендах

Катящиеся существа

Кольцевая змея — животное, описанное в легендах США и Австралии.Говорят, что змея держит свой хвост во рту и катится, как колесо, к своим жертвам. Японский Цутиноко — похожее легендарное животное.

В научно-фантастическом рассказе Фредрика Брауна «Арена» 1944 года рассказывается о телепатическом (читающем мысли) инопланетянине по имени «Посторонний». Аутсайдер имеет форму шара и движется, перекатываясь. Эпизод Star Trek 1967 года с таким же названием был основан на этой истории. Эпизод 1964 года The Outer Limits под названием «Веселье и игры», возможно, был основан на той же истории.Ни в одном из телевизионных эпизодов не было катящегося животного.

Голландский художник М. К. Эшер изобрел животное, которое он назвал Pedalternorotandomovens centroculatus articulosus . Это животное могло катиться вперед, как колесо. Эшер нарисовал животное на своей картине 1951 года Wentelteefje (также известной под английским названием Curl-up ).

Комикс Карла Баркса о Скрудже Макдаке 1956 года, Земля под землей! , включая «Терри» и «Ферми», персонажей, которые перемещаются с места на место, перекатываясь, как шар для боулинга.Терри и Ферми превратили катание в спорт, вызывая при этом землетрясения.

Tuf Voyaging , научно-фантастический роман Джорджа Р. Р. Мартина 1986 года, включает в себя инопланетянина, называемого «Роллерам», который убивает свою жертву, перекатываясь по ней.

В серии видеоигр Sonic the Hedgehog главный герой Соник и его приятель Тейлз передвигаются, перекатываясь. Серия Sonic the Hedgehog впервые появилась в 1991 году.

Рассказ «Микроб» 1995 года, написанный биологом Кеньон-колледжа и писательницей-феминисткой-фантастом Джоан Слончевски, рассказывает о путешествии в инопланетный мир, где растительная и животная жизнь полностью состоит из организмов в форме пончиков.

Колесные существа

Изображение «Уилера» в произведении Л. Фрэнка Баума « Озма из страны Оз ».

Детская книга Л. Фрэнка Баума 1907 года Озма из страны Оз включает человекоподобных существ с колесами вместо рук и ног, называемых «Колесами».

В романе Клиффорда Д. Саймака 1968 года « Резервация гоблинов » упоминается разумный инопланетянин, который использует естественные колеса.

Книга Пирса Энтони 1977 года « Кластер » и ее продолжения (более поздние книги той же серии) включают тип инопланетян, называемых полярниками.Полярианцы передвигаются, удерживая и балансируя на большом шаре. Мяч — это живая часть тела полярника, которую можно временно удалить.

Вселенная Uplift Дэвида Брина включает в себя своего рода колесного пришельца по имени Г’Кек. Г’кеки описаны в романе 1995 года Brightness Reef . В романе 1996 года Берег Бесконечности говорится, что г’кеки выглядят как «кальмары в инвалидном кресле». С возрастом они страдают от артрита осей, особенно когда живут в среде с высокой гравитацией.

Роман 1997 года из серии «Аниморфы», «Андалитские хроники », включает в себя разновидность пришельцев, называемых мортронами. Мортроны состоят из двух отдельных живых частей: желто-черной нижней половины с четырьмя колесами и длинной красной головы с острыми зубами и скрытыми крыльями.

В романе 2000 года « Янтарная подзорная труба » английского писателя Филипа Пуллмана упоминается инопланетянин, известный как мулефа. Мулефа имеют ромбовидные (◊-образные) тела с одной ногой спереди и сзади и по одной ноге с каждой стороны.Мулефа используют большие дискообразные семенные коробочки в качестве колес. Они держат стручки на осях из кости на передних и задних ногах, при этом отталкиваясь боковыми ногами. Мулефа и деревья с семенами стручков имеют симбиотические отношения, или отношения, которые помогают обеим сторонам: мулефа используют семенные коробочки как колеса, а деревья с семенами зависят от качения, чтобы открыть стручки и позволить семенам распространяться.

В романе 2000 года Wheelers английского математика Яна Стюарта и биолога Джека Коэна инопланетяне по имени «дирижабли» могут выращивать машины, называемые «уилерами», которые используют колеса для движения.

В детском телесериале Диснея 2009 года Jungle Junction показаны животные джунглей с колесами вместо ног. Одно из этих животных, «Элливан», представляет собой гибрид (комбинацию) слона и фургона. Эти животные перемещаются вокруг своего дома по шоссе.

Сопротивление качению колес на роликах — Bulldog Castors Blog

5 Факторы, влияющие на сопротивление качению самоустанавливающегося колеса

Самоустанавливающиеся колеса Производители используют различные материалы и размеры при производстве самоустанавливающихся колес.Тип используемого самоустанавливающегося колеса определяет сопротивление качению оборудования. В этой статье вы найдете обзор того, как управлять сопротивлением качению колес Castor Wheels, вычислять сопротивление качению и типичные значения трения качения колес».

Определение сопротивления качению «   сила сопротивления движению, когда тело (например, ролик или колесо) катится по поверхности.

Сопротивление качению оборудования, установленного на самоустанавливающихся колесах, связано с 7 основными характеристиками:

  • Ролик Материал колеса (резина, нейлон, полиуретан)
  • Размер роликового колеса (например, диаметр роликового колеса 100 мм)
  • Основание для пола (бетон, ковер, плитка)
  • Состояние пола (ровный, неровный, в гору)
  • Роликовые подшипники колес (подшипник скольжения, шариковый подшипник, роликовый подшипник)
  • Инерция (сопротивление движению в зависимости от размеров оборудования)
  • Общий вес оборудования

 

Как правило, ролики с низким сопротивлением качению являются положительным свойством оборудования, обеспечивая простоту использования для оператора, снижение утомляемости пользователя и снижение износа и напряжения оборудования.Однако следует отметить, что иногда может быть предпочтительнее высокое сопротивление качению, например, для обеспечения высокого сцепления и повышенного контроля над оборудованием.

 

Колесико фрикционное

Трение, возможно, является основным фактором, который следует учитывать при определении сопротивления качению самоустанавливающегося колеса . Трение — это сопротивление между двумя поверхностями, скользящими или катящимися друг против друга. Существует несколько типов трения, в том числе статическое, сопротивление скольжению и качению.В этой статье мы сосредоточимся на трении качения, которое наиболее актуально для индустрии самоустанавливающихся колес.

Стандартное уравнение для силы сопротивления из-за трения качения можно определить следующим образом:

F r = сопротивление движению, т. е. сила (Ньютоны)
c = коэффициент трения качения (на основе материалов и диаметра колеса)
W = вес оборудования

На основе вышеприведенного простого уравнения видно, что за счет уменьшения коэффициента трения либо материала пола, либо колеса (или того и другого) можно уменьшить сопротивление движению.

Пример коэффициентов качения колесных материалов (для онлайн-руководства):

  • Резина на бетоне   –           0,35–0,45
  • Нейлон на бетоне     –           0,03–0,04
  • Полиуретан             –           0,04–0,08

Сопротивление качению самоустанавливающегося колеса Таким образом, смонтированная машина или оборудование является мерой трения между поверхностью пола и протектором самоустанавливающегося колеса.

Рассмотрим тележку весом 102 кг (1000 Н) на наборе из четырех мягких резиновых колесиков , неподвижно стоящих на шершавом бетонном полу, где резиновые колеса прогибаются (деформируются) из-за нагрузки, воздействующей на них. Резина деформируется на неровной поверхности пола. В точке движения сопротивление движению будет относительно высоким из-за отклонения колеса (т. е. колеса некруглой формы из-за деформации веса) и, во-вторых, из-за того, что мягкая резина захватывает неровности пола.В этом случае коэффициент трения будет высоким, что приведет к большим усилиям, необходимым для перемещения оборудования. (т. е. колеса с высоким сопротивлением качению)

Пример: Fr = 0,4 x 1000 Н = 400 Н Сопротивление

Теперь представьте себе противоположное: 100-килограммовую тележку на четырех жестких нейлоновых роликах , стоящих на гладком деревянном полу. Колесо не прогибается под нагрузкой, а пол гладкий, поэтому имеет низкое трение. Это приведет к очень низкому коэффициенту трения и, следовательно, к гораздо меньшему усилию, необходимому для перемещения оборудования. (т. е. колеса с низким сопротивлением качению)

Пример: Fr = 0,035 x 1000 Н = 35 Н Сопротивление

 

«Сопротивление» — это количество энергии, которое рассеивается из-за трения вместо того, чтобы преобразовываться в движение колес оборудования. Следовательно, чем меньше трение, тем меньше энергии поглощается и тем больше энергии используется для перемещения оборудования.

Диаметр колеса также оказывает значительное влияние на сопротивление качению колес Castor Wheels.Чем больше колесо, тем ниже сопротивление качению и тем легче двигаться. Колесо диаметром 100 мм в два раза легче перемещать по сравнению с колесом диаметром 50 мм. Поэтому всегда рекомендуется использовать колесо большего размера, насколько это возможно, в пределах ограничений по высоте и стоимости, предусмотренных дизайном проекта.

В погрузочно-разгрузочной промышленности ролики и колеса используются для уменьшения усилия (силы), требуемого оператором или пользователем для перемещения части оборудования или механизмов. Количество требуемой силы оказывает значительное влияние на эффективность оборудования и, следовательно, на производительность.Во-вторых, снижение силы снижает утомляемость пользователя и гарантирует, что оборудование можно использовать в течение более длительных периодов времени, не нарушая законодательство о ручном обращении. Поэтому важно учитывать сопротивление качению самоустанавливающихся колес при проектировании оборудования при выборе самоустанавливающихся колес.

Оборудование инерционное

Другим важным фактором, который следует учитывать, является «Инерция» оборудования. Это начальная сила, необходимая для перемещения части оборудования из стационарного положения.Сила инерции всегда выше, чем сила качения, поскольку после того, как инерция началась, сила, необходимая для продолжения движения, меньше. Как правило, начальное усилие для начала движения примерно в 2–3 раза превышает усилие качения.

Инерция оборудования может значительно изменить количество силы, необходимой для перемещения объекта. Инерция рассчитывается на основе размера и веса оборудования. Представьте себе, что 30-килограммовую коробку размером 10 см x 10 см x 10 см будет намного легче перемещать или толкать по сравнению с 30-килограммовой коробкой размером 100 см x 100 см x 100 см.Поэтому не только вес оборудования, но и габариты оборудования имеют прямое влияние на сопротивление качению из-за инерции.

Подшипники колеса рицинуса

Подшипник в оси поворотного колеса может повлиять на сопротивление качению оборудования (примечание: он не влияет на инерцию). Подшипники уменьшают трение между осью и колесом.

Ролик с подшипником скольжения будет иметь ось, вращающуюся относительно отверстия колеса, увеличивая трение, тогда как роликовый подшипник ролика будет вращать ось относительно подшипника и уменьшать трение.Однако следует отметить, что подшипники оказывают наименьшее влияние на сопротивление качению, при этом подшипники качения с низким коэффициентом трения обычно снижают общий коэффициент трения качения примерно на 0,01. Поэтому ступичные подшипники следует использовать только в самых экстремальных сценариях или там, где требуется увеличенное вращение после снятия усилия.

Руководство по выбору лучшего самоустанавливающегося колеса
  • Выберите ролик на основе максимальной нагрузки на колесо. (учитывать распределение веса)
  • Учитывайте тип материала протектора колеса.Например, резиновый протектор для снижения уровня шума и/или защиты пола или нейлон для защиты колес от износа.
  • Учитывайте факторы окружающей среды
    — Температура
    — Удары и вибрация
    — Тип напольного покрытия
    — Жидкости, химикаты и загрязняющие вещества
  • Выберите максимально возможный диаметр колеса.
  • Подберите колесо с требуемым коэффициентом сопротивления качению.
  • Рассчитайте сопротивление качению (Учтите, что начальная сила будет приблизительно в 2–3 раза выше).
  • Убедитесь, что расчетное усилие не противоречит законодательству оператора. Дополнительные сведения о законодательстве Великобритании см. на странице http://www.hse.gov.uk/msd/pushpull/
  • .

 

Bulldog Castors Ltd

Bulldog Castors Ltd является экспертом в области проектирования и применения колес Castor для погрузочно-разгрузочных работ и промышленного оборудования. Мы предлагаем бесплатные технические консультации, включая компьютерное моделирование и симуляцию для расчета трения самоустанавливающихся колес, комплексного распределения нагрузки и анализа ударов и вибрации, а также расчета сопротивления качению самоустанавливающихся колес

.

Свяжитесь с техническим отделом Bulldog по телефону +44 (0)116 2970521 или по адресу электронной почты [email protected]

Bulldog Castors Ltd – Британское инженерное превосходство

Катящееся движение (Свободные колеса) — Видео о физике

Привет, ребята! В этом видео мы собираемся начать разговор о качающемся движении, которое является движением твердого тела, своего рода дискообразным или колесоподобным объектом, который не только вращается вокруг себя, но и движется вбок. Итак, это называется вращательным движением. Давайте проверим это. Хорошо. Итак, качающееся движение, мне также нравится думать об этом как о свободном движении, о чем мы собираемся говорить.Пока мы об этом еще не говорили. То, что мы видели, это то, что мы видели либо точечную массу, движущуюся по круговой траектории, либо твердые тела, движущиеся вокруг самих себя. Представьте себе цилиндр, который может свободно вращаться вокруг своей центральной оси, что-то вроде этого. Думайте об этом как о фиксированном колесе. Это неподвижные колеса. Они фиксируются на месте. В некоторых задачах у нас будут твердые тела или эти формы, которые будут не только вращаться вокруг себя, но и двигаться вбок, так что они оба вращаются, поэтому у них есть _ (омега ), потому что они вращаются и движутся.Когда я говорю двигаться, я имею в виду, что они на самом деле двигаются в сторону. Они не закреплены в одном и том же месте. Мы будем думать об этом как о свободных колесах, поэтому я назвал это свободным ходом. Лучший пример, я думаю, самый запоминающийся пример, который я могу вам привести, это на самом деле рулоны туалетной бумаги. Если у вас есть рулон туалетной бумаги, который закреплен на месте, как обычно, это фиксированная ось. Итак, вот рулон, и он может вращаться. У него есть w, но он не движется вбок. Он не смещается в сторону. Я собираюсь поставить нет, что означает, что V равно 0.V — это когда вы на самом деле двигаетесь боком. Если вы крутитесь на месте, вы на самом деле не двигаетесь. В этом случае w не равно 0, а V центра масс равно 0. Середина, центр масс посередине, середина цилиндра не движется. Он остается на месте. В случае со свободной осью или свободным ходом было бы, если бы у вас был рулон туалетной бумаги, который как бы катится по полу. Он делает две вещи здесь. Он катится, скажем так, и не только катится сюда, но и движется. Если вы соедините это с этим, вы получите это.Он как бы движется таким образом, поэтому я могу сказать, что у него есть омега, и у него есть скорость, при которой его центр масс движется вправо. _ не равно нулю, и скорость центра масс тоже не равна нулю. Что особенного в этих ситуациях, самое важное, что вам нужно знать об этих ситуациях, так это то, что между этими двумя числами существует связь. К счастью, эти отношения похожи на то, что мы видели много раз. Скорость, допустим, вы крутитесь здесь с омегой. Представьте, что если ваше колесо крутится в эту сторону, значит, вы движетесь в этом направлении.Между этими двумя есть отношения. Скорость центра масс колеса радиуса R равна просто R_ (омега). Обратите внимание, что мы не использовали маленькую букву r. Я буду писать большое R, а не маленькое r, потому что в этом случае нам действительно нужен фактический радиус колеса или диска, а не расстояние от центра. Это реальный радиус этой штуки. Это очень похоже на то, что мы видели. Если у вас есть такая фиксированная ось, тангенциальная скорость на краю здесь или здесь, это тангенциальные скорости.Эти тангенциальные скорости равны r_ (маленькая r омега). Но мы не говорим о скорости точки на краю или любом расстоянии от центра. Мы говорим о средней скорости этой штуки, потому что эта штука движется боком. Итак, это самое важное, что вам нужно знать. Еще две вещи, которые вам нужно знать, это то, что здесь есть скорость вверху и внизу. Скорость центра масс R_. Вы должны знать, что скорость на вершине будет вдвое больше скорости в центре масс.Это 2R_ и скорость внизу равна нулю относительно пола. Вероятно, в какой-то момент ваша книга может вывести эти уравнения, как к ним прийти. Ваш профессор может вывести их. Здесь только для простоты и времени я просто дам вам эти уравнения без вывода. Вот очень простой способ запомнить это. Я собираюсь нарисовать это снова здесь. Максимальная скорость в точке наверху равна 2R_. Скорость в середине 1R_, скорость внизу 0R_. Итак, 0, 1, 2, очевидно, упрощается до R_, а это упрощается до 0.Это три скорости. Обратите внимание, как это отличается от этой ситуации здесь. Здесь скорость точки в вершине круга, цилиндра, диска, который вращается вокруг самого себя, равна r_, а малое r — это расстояние. Здесь, если у вас есть небольшое преимущество наверху, вы 2r_, потому что вы двигаетесь. Идея состоит в том, что это r_ здесь сочетается с этим R_, чтобы дать вам два из них. Я просто кратко упомяну об этом, но это те уравнения, которые вам нужно знать. Большую часть времени вам нужно знать, зеленый.Вам не всегда нужно знать желтый. Зеленый — самый важный, но я дал вам желтые на всякий случай. Хорошо, давайте сделаем быстрый пример. Это очень просто. Вам просто нужно запомнить эти три уравнения. У меня есть колесо радиусом 0,30 см. На самом деле я хотел сделать это 30 см или 0,3, извините за это. Я собираюсь сказать, что он имеет радиус 0,3 м. Он катится без скольжения по ровной поверхности со скоростью 10 м/с. Так что катится без проскальзывания. Если он катится, то у него есть _ и он катится со скоростью 10 м/с.Колесо действительно движется. Когда я даю вам скорость здесь, когда я говорю, что Vwheel равно 10, и даю вам скорость центра масс колеса. Вот эта скорость, V центра масс равна 10. Здесь есть кое-что интересное, о чем нам нужно поговорить. Говорит катится без проскальзывания. Перекат без проскальзывания — это условие работы этих трех уравнений. Эти три уравнения верны только в том случае, если вы катитесь без проскальзывания. Но знаете что? Во всех этих задачах вы будете катиться без проскальзывания, так что вы можете просто игнорировать это уравнение.Концептуально вам может понадобиться знать для своего рода концептуального теста с множественным выбором, что это условие для движения качения. Условием качения является отсутствие проскальзывания. Это концептуальный момент. Вернемся к этому вопросу очень быстро. Я хочу знать А) какова угловая скорость колеса. Угловая скорость колеса просто _. Обратите внимание, что я знаю Vcm, знаю r и ищу _. Это очень просто. Есть уравнение, которое связывает все три из них, и оно состоит в том, что Vcm = R_.Следовательно, _ равно Vcm/R. Скорость равна 10, делённому на 0,3, поэтому _ равно 33,3 радиана в секунду. Очень просто. Часть Б). Скорость точки в нижней части колеса относительно пола. Это просто V-образная нижняя часть прямо здесь, и если вы понимаете это концептуально, если вы помните уравнение, V-образная нижняя часть всегда равна 0 для катящегося колеса, несмотря ни на что.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.