Masă (greutate) relevantă pentru forță pentru a menține o viteză constantă Arhivă -

Discut următoarea întrebare cu un coleg de lucru de mai bine de o oră:

Masa bicicletei joacă un rol în forța care trebuie utilizată pentru a menține o viteză constantă în spațiul real?

Susțin că pe o bicicletă, chiar dacă ar avea 20 kg, nu ar trebui să folosesc mai multă forță pentru a face față rezistenței la frecare (aer, butuc, anvelope) pe avion pentru a menține o viteză constantă de 30 km/h decât pe bicicletă. 10 kg. (Pot neglija rezistența crescută la rulare datorită masei mai mari)

Totuși, Alex susține că forța necesară este direct proporțională cu masa prin F = m * a, deoarece forța F (suma aerului și rezistența la frecare) și accelerația sunt constante, indiferent cât de grea este bicicleta.

Cred, totuși, că accelerația nu joacă deloc rol (deoarece viteza nu se schimbă) și masa este redusă, deoarece forțele picioarelor mele sunt echilibrate cu forțele de rezistență (adică F = F).

Desigur, suntem cu toții de acord că o bicicletă mai grea 1. are nevoie de mai multă putere pentru a accelera și 2. este mai dificil de deplasat în sus (aceasta crește 1. energia cinetică sau 2. energia potențială, care trebuie pompată în ea) ).

Cine mai știe despre declarațiile mele? Nu am găsit nimic despre asta în forum sau pe web. Te rog explica!

dacă accelerați un „lucru” la o viteză V într-un spațiu teoretic eliberat de orice gravitație (desigur, cu cât este mai grea cu atât este necesară mai multă energie, bla bla) va menține această viteză pentru totdeauna și veșnic (datorită inerției)

Dar acum mergeți cu bicicleta pe pământ, iar mingea noastră dragă are multă atracție (9,81m/s2, bla)
A neglija această putere ar face pur și simplu modelul dvs. de calcul greșit sau cel puțin nu mai este aplicabil lumii reale.

anumite forțe (Luftwdst, Rollwdst, gravitație) încetinesc bicicleta. cu cât acesta este mai greu, cu atât acționează mai puțin forțele (în afară de accelerația gravitațională, datorită lui Gallileo, dar asta duce acum prea departe).
concluzie intermediară: atunci când mergeți cu bicicleta, forțele lucrează împotriva direcției de deplasare. acestea pot fi rezumate ca un vector pentru ilustrare.

acum șoferul trebuie să contracareze acest lucru cu picioarele, adică să compenseze accelerația negativă (cauzată de vânt etc.).

dar din moment ce forța = masa * accelerează, forța necesară crește proporțional cu masa deplasată.

Concluzie: mersul pe o bicicletă grea necesită mai multă treabă de la călăreț.

1. Forța și accelerația șoferului sunt opuse forței și accelerației vântului.
2. Cantitatea celor două accelerații trebuie să fie aceeași, astfel încât viteza să fie constantă. La fel forțele

Punctul esențial al considerației tale este că vântul are o anumită _puterea_. Acest lucru este independent de dimensiunea roții și tocmai această forță trebuie depășită.

Forța vântului rezultă peste masă într-o accelerație = schimbarea vitezei => roata devine mai lentă:
F = m. A

Presupunând că puterea eoliană este acum 20N (numărul casei):

de la F = m. urmează a:
-> Dacă masa este mai mare, efectul de frânare al vântului asupra bicicletei + șoferului este mai mic (aveți mai multă inerție, mai mult impuls, deci pierdeți mai puțină viteză)
-> Dacă masa este mai mică, efectul de frânare al vântului asupra bicicletei + șoferului este mai mare (aveți mai puțină inerție, mai puțin impuls, deci pierdeți mai multă viteză)

Ce înseamnă asta pentru șofer?
-> cu cât dimensiunea este mai mare, cu atât a scăzut viteza pe secundă. Dar, datorită masei mai mari, este mai dificil să prindeți viteza pierdută (accelerați bicicleta grea). Din fericire, el nu trebuie să accelereze deloc, pentru că abia a pierdut viteza.
F = m1 * a1

-> cu cât masa este mai mică, cu atât este mai ușor să compensezi viteza pierdută (bicicleta ușoară este mai ușor de accelerat). Dar ghinionul lui este că trebuie să aducă o accelerație mai mare, deoarece a pierdut mai multă viteză decât prietenul său greu din cauza aceleiași puteri eoliene.
F = m2 * a2

În cele din urmă, ambii șoferi trebuie să împingă pedala la fel de tare (aplică aceeași cantitate de forță pedalei). Logic, deoarece forța pe care trebuie să o contracarezi este cea pe care vântul o poate acționa asupra ta -> și care este independentă de masă. Deoarece îl pot măsura/obține cu o turbină eoliană, de exemplu. Puterea vântului nu are nimic de-a face cu roata.

(știți deja că rezistența la rulare crește odată cu masa mai mare)

Susțin că pe o bicicletă, chiar dacă ar avea 20 kg, nu ar trebui să folosesc mai multă forță pentru a face față rezistenței la frecare (aer, butuc, anvelope) de pe avion pentru a menține o viteză constantă de 30 km/h decât pe bicicletă. 10 kg. (Pot neglija rezistența crescută la rulare din cauza masei mai mari)

Justificare:
În primul rând, gravitația nu joacă un rol, așa cum am menționat mai sus, deoarece acționează normal pe direcția de deplasare și, prin urmare, nu afectează vectorul de viteză. Excepția este, desigur, frecarea crescută în butuci etc., dar aceasta ar trebui neglijată.

În al doilea rând: presupuneți că o bicicletă ușoară și una grea diferă una de cealaltă doar prin masa lor. O forță de frecare contracarează roata ușoară și grea (de exemplu, rezistența la aer), astfel încât roata ușoară va pierde mai multă viteză decât roata grea, deoarece are mai multă inerție. Deci, este exact invers, și greutatea va pierde viteza mai lent, și anume în raport cu inerția și, astfel, cu masa sa.
Asta înseamnă, desigur, că bicicleta grea nu este la fel de ușor de frânat sau de accelerat ca cea ușoară.

În cele din urmă: pentru a menține o roată la o viteză fixă, șoferul trebuie doar să compenseze forțele de frecare.
Acestea sunt date de F = m * a = (numărul casei) 100 N. Accelerarea (negativă) pe care o provoacă pe roată este invers proporțională cu masa totală a = F/m înseamnă că roata ușoară este frânată mai puternic decât cea grea. Deoarece roata ușoară se confruntă cu o schimbare de viteză mai ușoară datorită forței care trebuie aplicată de conducător, care la rândul său depinde liniar de masa sistemului care urmează să fie accelerată, masa este redusă.

Edith: Ar fi trebuit să citesc mai întâi postarea din stânga.

dacă te uiți DOAR la rezistența aerului, ai dreptate.

dar nu înțeleg de ce lăsați gravitația pe stânga:(

dacă te uiți DOAR la rezistența aerului, ai dreptate.

dar nu înțeleg de ce lăsați gravitația așa pe stânga:(

pe un drum plan acționează în jos, dar nu în direcția de deplasare.

prin urmare, nu face nicio diferență dacă trag un bloc de beton de 20 kg sau un bloc de beton de 10 kg (cu aceeași suprafață de susținere și textura suprafeței).
Nu aș neglija gravitația;)

Ei bine, masa joacă deja un rol (relația F = m.a) dar prea puțin. Deși este nesemnificativ pentru rezistența aerului, fricțiunea butucului și fricțiunea de rulare depind de masă, deoarece schimbă forțele care acționează asupra acestuia.
Dar, așa cum am menționat mai sus, prea puțin. Îl poți compara cu testul anumitor reviste, astfel încât ceea ce iese trebuie să-l mărești foarte frumos: D
Salutări calde

Cu această întrebare, masa este redusă (frecarea este neglijabilă)!

Blocul de beton pe care îl trageți nu este un bun exemplu. Fricțiunea statică crește odată cu masa și aceasta acționează apoi împotriva direcției de tragere.

Cel mai simplu mod de a-l imagina este: Un vector care este normal pentru un alt vector nu poate influența niciodată cantitatea acestuia. In regula?

Edith: Observ doar că afișarea inițială nu este atât de clară, ar trebui sau nu neglijat fricțiunea? deci spune fricțiunea butucului și fricțiunea aerului, dar nu rezistența la rulare sau cum?
Deci, dacă fricțiunea nu este neglijată, va fi de fapt un pic mai complexă (masa mai mare, desigur, o frecare ușor mai mare în butuci etc.), dar totuși nu prea face diferență.

.
Masa bicicletei joacă un rol în forța care trebuie utilizată pentru a menține o viteză constantă în spațiul real?

dacă se exclude fricțiunea:

în aceste condiții nu este necesară nicio forță.

cu rezistență la aer: aceasta este independentă de masa obiectului în mișcare. (adică efortul necesar pentru menținerea vitezei rămâne același, indiferent cât de grea este bicicleta).

Rezistența aerului depinde de viteza vântului, etanșeitatea aerului, zona în vânt și forma/suprafața obiectului

În primul rând, vă mulțumesc pentru răspunsuri. Desigur, mă simt confirmat democratic cu o majoritate simplă, chiar dacă opiniile diferă încă considerabil .
btw: cine este Edith: confuz:

edith este un fizician celebru căruia îi place să-și revizuiască contribuțiile. de aici provine expresia „editați”, pe care nu trebuie să o confundați cu un act sexual cu o doamnă cu același nume .: D conform noii ortografii, procesul este scris, adică fără h.

apropo, este vorba despre fizică și pentru o dată democrația a pierdut cu adevărat nyx.

ahaha. Edith: D. Sunt pe cale să cad de pe scaun.

După părerea mea, bicicleta mai grea este mai ușor de menținut la viteză din cauza inerției. Rezistența aerului este aceeași pentru ambii șoferi. Dacă ambele se opreau din pedalare, bicicleta mai ușoară s-ar opri mai repede. Bicicleta grea va avea nevoie de mai multă putere pentru a atinge aceeași viteză ca și bicicleta ușoară.

Dacă călărețul este acum la fel de dificil pe ambele biciclete, iar traseul este egal și rezistența la aer a ambelor biciclete + călăreț este aceeași, călărețul va trebui să pedaleze puțin mai mult pe bicicleta mai ușoară (chiar dacă cu greu mai semnificativ;)).

Bicicleta grea pierde viteza mai încet, așa că ai dreptate. Cu toate acestea, datorită masei sale mai mari, pierde energie la fel de repede ca și cea mai ușoară. Ambii șoferi trebuie să pună aceeași cantitate de energie pentru a menține viteza constantă.

cu alte cuvinte. diferența de energie pentru două viteze v1 și v2 este mai mare pentru o bicicletă grea. În schimb, aceasta înseamnă că bicicleta grea pierde viteza din cauza inerției sale, dar pierderea de energie rămâne aceeași pentru ambele.

ahaha. Edith: D. Sunt pe cale să cad de pe scaun.

În opinia mea, bicicleta mai grea este mai ușor de ținut pasul datorită inerției. Rezistența aerului este aceeași pentru ambii șoferi. Dacă ambele se opreau din pedalare, bicicleta mai ușoară s-ar opri mai repede. Bicicleta grea va avea nevoie de mai multă putere pentru a atinge aceeași viteză ca și bicicleta ușoară.

Trebuie să nu fiu de acord cu tine. De altfel, este doar un experiment de gândire, deoarece ignorăm forțele relevante, cum ar fi fricțiunea.

pentru a depăși rezistența la aer (FL), ambii piloți trebuie să folosească aceeași forță, și anume contra forța pentru:

A: ecran de proiecție
cw: coeficient de tragere adimensional
v: viteza vântului în raport cu corpul din jurul său
ρ: densitatea aerului

un fir de enigmă juhuuuu!: D
hai să vedem ce mai știu din vechile timpuri HTL * gG *

deci, dacă am înțeles corect sarcina, este vorba de viteză constantă. accelerările în direcție pozitivă sau negativă apar foarte rar.;)

așa că aș începe sarcina cu privire la energia necesară.
W = F * s

pentru a da întregului lucru o anumită valoare, punem forța de rezistență a aerului la 20N și spunem pe o distanță de 10m. rezultă o energie necesară de 200 Nm

Forța de rezistență a aerului F este aceeași pentru ambele acționări, dacă am observat corect, deci energia necesară trebuie considerată aceeași.

dacă ma ia fricția rulmenților acum
Tocmai am căutat datele pentru un rulment 6201, nu cred că este atât de nerealist.
presupunem o distribuție a sarcinii de 50:50 și 2 rulmenți pe axă
greutatea sistemului1 200 kg
greutatea sistemului2 400kg
(ca să se întâmple ceva: D)

rulmentul 6201 are un cuplu total de frecare de 0,00708Nm la 50 kg
tot timpul 4 rezultate
0,02832Nm

rulmentul 6201 are un cuplu total de frecare la o sarcină de 100 kg
0,0204Nm
tot timpul 4 rezultate
0,0816Nm

Deci șoferul 1, greutatea noastră ușoară de 200 kg are nevoie de 200.02832Nm până aici
și șoferul 2, greutatea noastră medie cu 400 kg are nevoie de 200,0816 Nm până aici

. pentru a păstra viteza.

Acum, desigur, încă nu există frecare între anvelope. aici totul devine cu adevărat incitant: D
Desigur, puteți începe totul în așa fel încât cei doi șoferi să fie pe drum cu presiuni de aer diferite. astfel încât suprafața de contact și, astfel, momentul dvs. de răsturnare peste marginea frontală a piesei de anvelope plate, să fie la fel. astfel această problemă ar fi evitată cu pricepere!: D

Văzute în acest fel, ambele pot fi considerate la fel. În general, rezistența la aer depinde de pătratul vitezei și fricțiunea rulmentului rămâne aproape liniară în intervalele noastre de viteză.

atât de mult pentru soluția mea: D;)

.
greutatea sistemului1 200 kg
greutatea sistemului2 400kg
.

acestea sunt în sfârșit biciclete decente și robuste !: D

Deci șoferul 1, greutatea noastră ușoară de 200 kg are nevoie de 200.02832Nm până aici
și șoferul 2, greutatea noastră medie cu 400 kg are nevoie de 200,0816 Nm până aici
Fuxl

Deci, nu cred că cuplul și munca pot fi pur și simplu adăugate deoarece au aceeași unitate, „calea” cuplului corespunde unui braț de pârghie (constant) și nu unei căi parcurse.

Bicicleta grea pierde viteza mai încet, așa că ai dreptate. Cu toate acestea, datorită masei sale mai mari, pierde energie la fel de repede ca și cea mai ușoară. Ambii șoferi trebuie să depună aceeași cantitate de energie pentru a menține viteza constantă.

Următorul este interesant, deoarece este relevant pentru a practica în acest context:
În experimentul de gândire, cei doi conduc o tură împreună (fără să suge). Pentru o scurtă perioadă de timp, ambii încetează să pășească pentru că sunt distrăși de o doamnă frumoasă, pe marginea drumului. Așa cum s-a afirmat deja de unii care sunt cunoscuți, își pierd energia cinetică și încetinesc. După 5 secunde de babe unul lângă celălalt, observați deficitul de viteză și accelerați până la viteza de pornire.
În ceea ce privește întrebarea: care este mai departe?: diavol:

Amândoi ar fi de fapt aceiași rude. Șoferul mai lent din spate ar „pierde” energie! Suficient de sigur.

Dar:
Energia rudelor care este „pierdută” nu este cu adevărat aceeași, deoarece schimbarea vitezei duce la o schimbare a rezistenței aerului. (Așa cum s-a menționat mai sus, șoferul mai ușor devine mai lent mai rapid, așa că obișnuia să aibă mai puțină rezistență la aer. Deși încetinește mai mult viteza, consumă mai puține rude. Energie)

Deci, utilizați integratorul: diavol:

Dacă sunt păcălit, cred că rezoluția
(Frecția de rulare și fricțiunea rulmentului neglijată, luată în considerare doar forța aeriană)

PS: Totul s-a spus despre întrebarea în sine!
Masa nu contează la o viteză constantă în plan, atâta timp cât nu se iau în considerare nici o rezistență la rulare și nici o frecare a rulmentului. (și asta poate fi neglijat de câțiva km/h, cel puțin cu RR.)
Greutatea nu contează chiar dacă viteza nu este constantă, atâta timp cât masa rămâne aceeași și este nivelată.
Dacă mergi în sus sau în jos, masa este desigur decisivă.

PPS: Recunosc că nu este ușor să lăsați doi șoferi cu aceeași masă și greutate diferită să conducă unul împotriva celuilalt;-)

Din punct de vedere fizic, totul se spune oricum, nu?
. Dar știm cu toții că limitele tragerii pe care ciclistul comun trebuie să le depășească sau este gata să le depășească sunt stabilite în capul lor. cucui:

. și acolo ciclistul este în mod clar dezavantajat în ceea ce privește bicicleta sa mai grea și, prin urmare, semnificativ mai puțin capabil => mai lent.;): a face cu ochiul: