Rodas maiores - mais fáceis de virar?

7

Eu vi isso mencionado que rodas maiores são mais fáceis de girar - será que, na verdade, é o caso? Como isso funcionaria?

Do jeito que eu vejo, rodas maiores terão mais momento angular , o que significa que eles vão levar mais energia para começar girando, mas enquanto girando, será mais fácil manter a mesma velocidade?

wheels folding-bicycle zigdon
fonte
Boa pergunta. Eu adicionei a etiqueta de bicicleta dobrável, já que isso obviamente se aplica a elas.
Neil Fein

Respostas:

5

Rodas maiores têm menor resistência ao rolamento. Ou seja, eles rolam obstáculos mais facilmente e suavemente, porque o diâmetro maior não permite que eles caiam nos espaços com a mesma facilidade. O que significa que nas estradas reais você rolará mais facilmente com uma roda maior. Tudo o resto é diferenças muito menores.

No entanto, acho que o momento angular pode ser o mesmo: na mesma velocidade, uma roda maior terá uma rotação menor do que uma roda menor. E a razão da diferença na velocidade de rotação é a mesma que a razão do momento angular. Dito de outra forma: estou com preguiça de calcular toda a matemática, mas acho que o momento angular se anula e você obtém o mesmo momento linear, independentemente do tamanho da roda. (e ter o mesmo momento linear é um resultado intuitivo. Se você estiver indo 15 mph, em relação a você a parte inferior da roda está indo 15mph para trás, o top 15 mph para a frente, a frente 15 mph para baixo, a volta 15 mph para cima. estrada é 0, 15, 15 e 30. Tudo independente do tamanho da roda)

A construção de uma roda maior geralmente requer um pouco mais de massa e, portanto, pode diminuir um pouco sua aceleração.

Além disso, sendo tudo o mais igual, uma roda maior é mais alta e pode lhe dar uma velocidade máxima maior.

freiheit
fonte
Bom ponto sobre a resistência ao rolamento. Quanto ao momento, acho que imaginei que a roda maior tem mais MASS na borda do que a menor - mas já faz um tempo desde que fiz esse tipo de matemática.
zigdon
2
Para uma geometria fixa (distribuição de massa), o momento de inércia I de uma roda de massa m, raio r é kmr^2, Onde k é alguma constante (menos de um). A uma velocidade v, a velocidade angular da roda é v/r, e assim o momento angular é Iw = kmvr. Então, para uma roda maior, você tem mais momento angular. Mas o momentum não é o que é importante - a energia é. A energia cinética é 1/2 Iw^2 = kmv^2 / 2. Isso significa que leva a mesma quantidade de trabalho (energia) para chegar à mesma velocidade nos diferentes tamanhos de roda.
Cascabel
0

Principalmente tem a ver com engrenagens. Imagine que temos uma grande roda de 26 polegadas e uma pequena roda de 10 polegadas.

A roda de 10 polegadas terá uma circunferência de 31 polegadas.

A roda de 26 polegadas terá uma circunferência de 163 polegadas.

Isso significa que, para percorrer 163 polegadas, a roda grande precisará girar uma vez e a roda menor terá que girar 5 vezes.

Outra maneira de colocar isso é que o rolamento na roda menor precisará percorrer uma distância 5 vezes maior do que o rolamento na roda maior.

Minha física é muito enferrujada para calcular a força de atrito do rolamento, mas beta público de física abre em 4 dias devemos perguntar-lhes.

sixtyfootersdude
fonte
Ah, claro, o tamanho da roda é calculado na relação de transmissão, basicamente, mas o sentimento que tenho é que, mesmo que as engrenagens compensem a circunferência diferente, as rodas maiores são "mais fáceis". E essa é a parte que me confunde.
zigdon
Viajar mais longe no rolamento não significa que seja mais difícil - a força do atrito cinético não costuma ter uma forte dependência da velocidade.
Cascabel
1
Na verdade, não tenho certeza da matemática / física por trás dele, mas rodas menores geralmente exigem muito mais manutenção. Pelo que eu ouvi, se você rebocar um reboque com pequenas rodas atrás de um carro, você tem que ter certeza de que o rolamento está devidamente engraxado, ou elas podem se prender. Uma velocidade mais alta (rotacional) resulta em maior atrito, o que causa calor excessivo e faz com que a graxa se rompa mais rapidamente.
Kibbee