Stress e sollecitazioni: come reagisce il telaio?
- Creatore Discussione Danybiker88
- Data di inizio
Io ho due piccole osservazioni da fare:
Con riferimento alla figura dell'impatto perpendicolare al senso di marcia per la ruota davanti, non sarebbe più comodo scomporre la forza in una componente parallela alla forcella (quella si che comprime la forcella, mentre la forza verticale non proprio) ed una perpendicolare che semplificherebbe il calcolo del momento? Se prendo F_o e voglio calcolare il momento, non posso semplicemente moltiplicare F_o per la lunghezza della forcella, ma ci devo mettere anche il seno dell'angolo sterzo. Anzi, a pensarci bene, alla lunghezza della forcella bisognerebbe aggiungere il raggio della ruota, poi moltiplicare tutto per il seno dell'angolo sterzo e poi per la forza, ecco il momento. Spero di non aver scritto menate, l'esame di meccanica risale ad anni fa!
La seconda "critica" riguarda le figure degli atterraggi: durante un atterraggio, la forza che sente una ruota (la reazione del vincolo, se vogliamo usare i paroloni), non è solo mg nel caso di atterraggio con una ruota o mg/2 nel caso di atterraggio a ruote pari, ma molto di più.
Con riferimento alla figura dell'impatto perpendicolare al senso di marcia per la ruota davanti, non sarebbe più comodo scomporre la forza in una componente parallela alla forcella (quella si che comprime la forcella, mentre la forza verticale non proprio) ed una perpendicolare che semplificherebbe il calcolo del momento? Se prendo F_o e voglio calcolare il momento, non posso semplicemente moltiplicare F_o per la lunghezza della forcella, ma ci devo mettere anche il seno dell'angolo sterzo. Anzi, a pensarci bene, alla lunghezza della forcella bisognerebbe aggiungere il raggio della ruota, poi moltiplicare tutto per il seno dell'angolo sterzo e poi per la forza, ecco il momento. Spero di non aver scritto menate, l'esame di meccanica risale ad anni fa!
La seconda "critica" riguarda le figure degli atterraggi: durante un atterraggio, la forza che sente una ruota (la reazione del vincolo, se vogliamo usare i paroloni), non è solo mg nel caso di atterraggio con una ruota o mg/2 nel caso di atterraggio a ruote pari, ma molto di più.
Complimenti per la parte 1! se sviluppate la parte2 sarebbe interessante capire anche le differenze delle forze generate dai freni nei diversi tipi di carri e link posteriori che propongono le case( es la sospensione zero della mondraker rispetto a quella della strive di canyon ecc..) con pro e contro di ogniuna. non so se mi sono spiegato bene...
molto molto illuminante sulle sollecitazioni del telaio e della bici nell'insieme, chiarisce anche affermazioni tipo: telaio rigido per sfruttare la pedalata ma abbastanza flessibile per assorbire le sollecitazioni (!), non mi chiarisce tutto ma apre un bello spiraglio.
domattina la colazione ve la faccio io!! (vi piace la pancetta?)
domattina la colazione ve la faccio io!! (vi piace la pancetta?)
???????? il seno ti si ripresenta comunque quando calcoli la reazione dell'ostacolo....nell'atterraggio la forza è mg/2 per ruota (schematizzando)...infatti, a meno che non ti spinga verso terra qualcuno o qualcosa, l'unica forza che agisce su di te è la gravità...
La parte sul seno non l'ho capita: sono solo sicuro che il momento centrato nel tubo sterzo (supponiamolo puntiforme!) della forza che agisce sulla ruota non è la forza orizzontale moltiplicata per la lunghezza della forcella.
No, la forza è mg/2 per ruota quando sto fermo, se il vincolo deve fermare una caduta la forza è molto più grossa: infatti oltre a reggere il tuo peso deve rallentare (fino a fermare) la tua caduta. E il motivo per cui delle ruotine da bdc ti reggono se monti in bici, ma se ci fai drop di un metro cadendo sul piatto si rompono.
Esempio: prendi un'asse di legno e lo poggi su due cavalletti. Ci sali sopra e ti regge: esercita su di te una forza mg.
Supponiamo che tu invece di salirci con calma ci cada da un'altezza di 5 metri: l'asse si rompe perchè dovrebbe fornire una forza molto più grande ma non ce la fa.
Altro esempio ancora più facile: se sali su una bilancia normalmente lei segnerà 70 kg (o quello che è), se ci cadi sopra da una sedia, la lancetta supererà di gran lunga i 100kg (ammesso che la bilancia non si rompa) per un istante (cioè mentre atterri), per poi riportarsi a 70kg.
concordo sul fatto che la forza sia superiore a mg in quanto si deve tener conto dell'energia cinetica considerando la variazione della quantità di moto , quello che non riesco a capire come si genera una forza nella direzione del senso di marcia...
mi fido comunque sulla parolapurtroppo confondi la forza con il suo impulso I=F*DT. negli esempi che hai riportato tu variano le quantità di energia in gioco(a parità di forza il componente non regge perchè non riesce a dissipare l'energia generata nell'urto che dipende dalla velocità alla quale avviene l'impatto, ma la forza agente è solo la gavita -->F=mg...fidati)...tu stai prescindendo dalle caratteristiche elastiche dei materiali...
riguardo alla questione del coseno, puoi anche fare come dici tu, ma quando risolvi il problema dell'urto dovrai scomporre comunque la velocità (vettore)lungo i nuovi assi...e lì ti ritrovi i termini trigonometrici...
Lo so che la forza agente è solo la gravità. Però il vincolo deve esercitarne una più grande per fermare la bici che cade (e ce la fa proprio in virtù dell'elasticità dei materiali, altrimenti la forza sarebbe infinita). Se invece io sono fermo in surplace sulla mia bici, o se sto andando sulla ciclabile, allora si che la spinta verso l'alto è mg.
Altro esempio ancora:
Prendi una persona che precipita da un aereo. Supponiamo che all'istante t_0 stia cadendo a 100m/s. Trascuriamo la resistenza dell'aria e otteniamo che su di lui agisce solo la forza peso. Se all'istante t_0 applichiamo al corpo una forza uguale e contraria (cioè una forza mg che tira in su, ad esempio data da un centinaio di palloncini all'elio), la risultante delle forze sarà zero. Quindi l'uomo continuerà a cadere a 100m/s a velocità costante (principio d'inerzia). Se lo voglio fermare dovrò tirare verso l'alto con una forza maggiore di mg, ad esempio aggiungendo altri palloncini.
Stessa cosa con la bici che atterra.
la forza di di cui parli tu farebbe invertire il moto dell'uomo e lo porterebbe in "paradiso"...violando il principio di conservazione dell'energia...nel tuo esempio all'uomo rimane solo velocità costante-->derivata della costante =0-->accelerazione =0-->forza uguale a zero
Esatto! E se la forza è zero e la velocità è costante, l'uomo non rallenta e si sfracella al suolo. Malgrado una forza uguale al suo poso lo tiri in su.
Certo che se tengo per sempre una forza verso l'alto maggiore di mg, lui prima rallenterà, poi si fermetà per un attimo, poi comincerà a muoversi all'insù, ma basta riportare la forza ad mg una volta che si sarà fermato.
Prendi ad esempio i paracadutisti che, appena si apre il paracadute, sentono un forte strattone verso l'alto: è una forza maggiore del loro peso, altrimenti non sentirebbero niente ma, una volta aperto il paracadute, continuerebbero a muoverti con la stessa velocità di prima anzichè rallentare.
Stessa cosa per la bici: durante l'"impatto" col suolo, il terreno mi spinge in su con una forza maggiore di mg per fermarmi, poi la forza diventa mg, quando ho esaurito la spinta verticale della caduta.
Volendo possiamo di nuovo tirare in ballo l'impulso. Forza mg che tira in giù + forza mg che tira in su, la risultante è zero, e se la forza risultante è sero, è zero anche l'impulso, e siccome l'impulso altro non è che una variazione della quantità di moto, la bici non rallenterebbe.
Sul punto 1 hai pienamente ragione: la componente che genera il momento dovrebbe essere normale alla forcella, non parallela al terreno... E' una semplificazione che ho voluto fare per maggior chiarezza nei confronti di chi non è esperto di meccanica. Mettere coseni e seni avrebbe reso incomprensibile l'articolo ai meno esperti.
Tutta l'analisi è abbasta approssimativa, in realtà non puoi trasporre una forza così senza considerare il momento... Insomma è un'analisi qualitativa che serve a dare un'idea di quello che succede al telaio, anche perchè un'analisi più dettagliata richiederebbe un libro intero...
Sul punto 2 la forza che trascina verso il basso il biker e la bici è solo ed esclusivamente mg... Solo al momento dell'impatto entra in gioco l'inerzia in quando si verifica una variazione di velocità. Poichè dv/dt è grande, la sollecitazione che ne consegue è elevata e questo crea un picco nelle sollecitazioni che interessano il telaio, hai pienamente ragione.
Anche qui è una semplificazione che ho voluto fare, in realtà so bene che la forza che sollecita il telaio si compone della forza peso mg e della forza di inerzia m che non ho considerato. Forse avrei fatto meglio ad indicare semplicemente F generca...
Ottimo! Fai bene ad essere divulgativo.
Solo pensavo, riguardo al punto uno che, se c'è da scomporre una forza, tanto vale scomporla in due componenti normale e parallela alla forcella.
Anche riguardo al secondo punto, mi riferivo solo alle figure, perchè nel testo hai giustamente parlato solo di F, ma visto che il momento dell'atterraggio è l'unico (o quasi) in cui la forza è diversa da mg, la mia anima pignola ha avuto il sopravvento.
Pensate che, a soli fini didatici, questa foto possa servire per dimostrare come non si atterra con l'anteriore?
non è così semplice da trovare... Diciamo che poichè il corpo del biker è molto più pesante della bici, la posizione del baricentro dipende dalla posizione del corpo sulla bici.
Poi c'è da dire che testa e busto sono molto più pesanti di braccia e gambe, quindi la massa non è uniformente ripartita...
Io lo posizionerei nella zona inferiore della cassa toracica dove finiscono le costole per intendercim un po come in questa figura anche se consideriamo anche il peso della bici.
Ricorda me a Livigno
Veramente molto interessante, attendiamo con ansia il seguito.
grazie mille a tutti coloro che ci permettono di poter leggere articoli curati come questo.
Luca
grazie mille a tutti coloro che ci permettono di poter leggere articoli curati come questo.
Luca