PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DA BICICLETA

MECÂNICA E ONDAS

Trabalho:

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DA BICICLETA

Docente:

Prof. Doutor Araújo Gomes

Discentes:

Jorge Ribeiro nº 15683

Luis Santos nº 80108

Joel Silvério nº 80239

Data:

NOVEMBRO/2012

        

ÍNDICE

1.        INTRODUÇÃO        3

2.        FUNCIONAMENTO DA BICICLETA        4

3.        TRANSMISSÃO        5

4.        RELAÇÃO        6

5.        BINÁRIO        7

6.        MOVIMENTO        8

4        FORÇA CENTRÍPETA        11

5        ENERGIA CINÉTICA        12

6        BIBLIOGRAFIA        13

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1. INTRODUÇÃO

A bicicleta está presente no nosso dia a dia à algumas centenas de anos. Comparando a evolução da mesma ao longo dos anos conclui-se que o uso da energia do ciclista para se deslocar é o mesmo. No entanto o princípio de funcionamento por detrás de cada uma delas evoluiu bastante.

Uma das primeiras bicicletas que foi inventada, tinha a roda da frente maior que a de atrás e os pedais ligavam directamente à roda dianteira. Isto significa que para cada volta completa dos pedais, a roda também dá uma volta completa, o que faz a bicicleta avançar uma distância que corresponde ao perímetro da roda.

Actualmente as bicicletas têm uma geometria muito diferente do tipo de bicicletas mencionado anteriormente. Este tipo de bicicletas tem as duas rodas do mesmo tamanho, e no mínimo uma roda dentada ligada ao eixo pedaleiro e uma ligada à roda traseira, a transmissão do movimento entre as duas rodas dentadas é feito por intermédio de uma corrente. Este sistema possibilita o uso de diferentes relações, e assim conseguir diferentes velocidades e diferentes binários dependendo da relação utilizada.

[pic 3]                         [pic 4]               

1. FUNCIONAMENTO DA BICICLETA

O funcionamento de uma bicicleta é visivelmente simples, mas a movimentação de uma bicicleta através da cremalheira, corrente, pinhão de ataque, movimento dos pedais e rodas obedecem a fundamentos da Matemática e da Física.

A aplicação do Princípio de Acção e Reacção, também conhecido como a terceira lei de Newton é fundamental no processo. Quando forçamos e movemos o pedal para baixo, a roda traseira aplica sobre o chão uma força (acção) para trás, e portanto, a bicicleta sofre uma força (reacção) para a frente e desloca-se.

Ao serem movidos, os pedais fazem girar a cremalheira, que transmite o movimento para o pinhão de ataque por intermédio de uma corrente, a qual está ligada à roda traseira, colocando a bicicleta em movimento.

Dizemos que uma bicicleta possui mudanças quando ela tem um conjunto de rodas dentadas, cujo funcionamento consiste em fazer com que cada mudança seja uma combinação de uma das rodas dentadas dianteiras com uma das rodas dentadas traseiras. Assim, por exemplo, para uma bicicleta que tenha três rodas dentadas dianteiras e seis traseiras, temos um total de 3 X 6 = 18 mudanças possíveis.

[pic 5]

1. TRANSMISSÃO

Tem o nome de transmissão todo o sistema mecânico que transforma o “trabalho” do ciclista em deslocamento da bicicleta. Nesse módulo, os componentes que se observam são:

• Pinhão de ataque (conjunto de rodas dentadas que recebe o “trabalho” que o ciclista exerce nos pedais);

• Corrente (transmite o “trabalho” do ciclista para a cremalheira);

• Cremalheira (é também um conjunto de rodas dentadas que se encontram acopladas à roda traseira da bicicleta).

Conclui-se assim que é a força que o ciclista exerce nos pedais que faz movimentar a bicicleta.[pic 6]

1. RELAÇÃO

Dá-se o nome de relação à combinação de rodas dentadas onde a corrente está engrenada. Esta combinação é alterável através de dois desviadores, um dianteiro para o pinhão de ataque, e um traseiro para a cremalheira. Estes desviadores são controlados através de manípulos que, normalmente, se encontram no guiador da bicicleta.

A existência de diferentes relações explica-se, porque assim é possível obter diferentes velocidades e diferentes binários com a mesma força aplicada à mesma velocidade angular.

[pic 7]

1. BINÁRIO

O binário é uma grandeza vectorial e informa a força exercida sob um eixo de rotação. É expressa em Newtons por metro (N.m).

No caso das bicicletas, aplica-se à força exercida pelo ciclista no pedal para acontecer a rotação do pinhão de ataque.

Sendo (F), a força do ciclista. (D), o braço do momento, ou seja, a distância que vai desde o eixo do pinhão de ataque até ao pedal. Temos a seguinte expressão: Binário = D x F

[pic 8]

1. MOVIMENTO

A figura representa uma roda dentada e uma cremalheira, unidos por uma corrente. Não é necessário saber Cinemática para estabelecer uma relação entre suas respectivas velocidades angulares, e concluir que as velocidades angulares são inversamente proporcionais a seus raios respectivos.

[pic 9]

A velocidade da corrente vc é a mesma que a velocidade de um dente da roda dentada

vc=ω1·r1

A velocidade da corrente vc é a mesma que a velocidade de um dente da cremalheira

vc=ω2·r2

Temos deste modo, a relação entre as velocidades angulares ω1 e ω2