Tröghetsmoment

Tröghetsmoment
tja lulle

vad jag vill förmedla?

att hjulstorlek påverkar acceleration

inte "Gymnasiemekanik". Läser teknisk fysik och läser om detta just nu i mek ii

btw inte blocket som är flottigt.
min mobilkamera har smuts under linsen.
vad det nu har att göra med hjulstorlek.
 
Tröghetsmoment
Givet att allt annat är lika. D v s hjulens vikt och utväxling. Att ett pedalvarv ger samma sträcka på marken. Hur blir det då enligt alla formler och så? Känns som det borde bli rätt lika i tröghet då eller tänker jag galet?
 
Senast ändrad:
Tröghetsmoment
davvdboi skrev:
-------------------------------------------------------
> tja lulle

Hej!

>
> vad jag vill förmedla?
>
> att hjulstorlek påverkar acceleration

Sant, redan känt för de flesta.

Dock är det vinkelaccelerationen som ändras, och ett större hjul kommer att rulla snabbare än ett mindre vid samma vinkelhastighet. Dessutom så kommer det stora hjulet att retardera långsammare än det lilla.


> inte "Gymnasiemekanik". Läser teknisk fysik och
> läser om detta just nu i mek ii

I mekanikdelen i gymnasiekursen Fysik 3 läser man om bland annat tröghetsmoment. Kul med Teknisk fysik, det läser jag också (typ), men troligtvis vid ett annat lärosäte. Vad det nu har att göra med hjulstorlek.

> btw inte blocket som är flottigt.
> min mobilkamera har smuts under linsen.
> vad det nu har att göra med hjulstorlek.

Då skulle jag rekommendera att rengöra linsen.
 
Tröghetsmoment
Ett stort hjul med tjocka däck osv har en större volym och massa - som måste ändra riktning vid alla svängar och förändringar i x el y el z-led, osv, det kräver mer energi av Cyklisten att genomföra detta arbete, och att övervinna Månens och Jordens dragningskraft, Coriolis-effekten är nog betydande, jämfört med att ha ett litet hjul !
 
Tröghetsmoment
lulle!

som du ser i min härledning är vinkelaccerelationen = a/r :) där a är accelerationen i angreppspunkten. dvs längst ut på hjulet.

dock är detta inte hela historian då man även måste ta hänsyn till hela cykelns vikt för att beräkna cykelns acceleration som är relevant.
 
Tröghetsmoment
davvdboi skrev:
-------------------------------------------------------
> dock är detta inte hela historian då man även
> måste ta hänsyn till hela cykelns vikt för att
> beräkna cykelns acceleration som är relevant.

Det verkar som det kommer att bli betyg A på tentan i Mekanik II, men redan betyg F på happy ;-)
 
Tröghetsmoment
White_XC_Ultimate_Carbon skrev:
-------------------------------------------------------
> Givet att allt annat är lika. D v s hjulens vikt
> och utväxling. Att ett pedalvarv ger samma
> sträcka på marken. Hur blir det då enligt alla
> formler och så? Känns som det borde bli rätt
> lika i tröghet då eller tänker jag galet?

Du tänker helt rätt och det blir helt lika.
Och man behöver inga formler för att inse detta, bara lite sunt förnuft. Vikten längst ut på hjulet har ju samma hastighet som cykeln färdas framåt. Alltså oberoende av hjulstorlek. Betyder att även hjulens rörelseenergi enbart varierar pga skillnad i vikt, oberoende av hjulstorlek. Och 10% tyngre hjul (alltså fälg och däck) ger 10% högre rörelseenergi för given hastighet (alltså cyklad hastighet).
 
Tröghetsmoment
Supertramp skrev:
-------------------------------------------------------
*snip* Man cyklar ungefär lika fort ändå.

Stäng tråden bums!
 
Tröghetsmoment
davvdboi skrev:
-------------------------------------------------------
> Alla argument som inte kan hänvisa till formler är irrelevanta.

Teknisk fysik i ett nötskal ;-)
 
Tröghetsmoment
Jobbigt tycker jag med folk som kan en massa formler och försöker räkna ut saker utan att försöka förstå den grundläggande (och relativt enkla) fysiken.

Energin som krävs för att få ett hjul att snurra är:
W = m v^2/2

Alltså Energin (W) = massan (m) * hastigheten (v) * hastigheten (v) / 2.

Egentligen behöver man inte kunna denna formel heller.Det räcker med att veta att rörelseenergin beror på massan (vikten) och hastigheten. Och eftersom det är rörelseenergin i det roterande hjulet som vi pratar om här så är alltså hastigheten den som den roterande massan har relativt hjulnavets centrum.

Om vi nu lite förenklat säger att all roterande massa är längst ut på hjulet så roterar ju massan med samma hastighet som cykeln färdas framåt. Det spelar ingen roll om diametern är 26" eller 29". Det som påverkar rörelseenergin är alltså bara själva vikten på den roterande massan (alltså däck och fälg).

Ska man vara riktigt petnoga måste man även ta hänsyn till exakt hur nära däckets ytterkant som den roterande massan sitter. Men det är petitesser och felet i förenklingen att all roterande massa ligger längst ut blir ungefär lika för ett 26" och 29" hjul.
 
Senast ändrad:
Tröghetsmoment
Supertramp skrev:
-------------------------------------------------------
> Jobbigt tycker jag med folk som kan en massa
> formler och försöker räkna ut saker
>
> W = m v^2/2

:)

> Energin som krävs för att få ett hjul att
> snurra är: ...

Man kan ladda ett batteri på många olika sätt.
 
Tröghetsmoment
emmer skrev:
-------------------------------------------------------
> Eftersom 26" rullar 11% mer för samma sträcka
> så måste det dimensioneras mot 11% mer slitage.

Förmodligen är det inte alls så.
 
Tröghetsmoment
Fältprästen skrev:
-------------------------------------------------------
> emmer skrev:
> --------------------------------------------------
> -----
> > Eftersom 26" rullar 11% mer för samma sträcka
> > så måste det dimensioneras mot 11% mer
> slitage.
>
> Förmodligen är det inte alls så.

Cykla ordinarie rundan i skogen på en 26" och en 29" (stel bak dock) och räkna antalet varv bakhjulet gör. Föga förvånande för mig, men mycket förvånande för dig, så har bakhjulet på 26" snurrat 11% fler varv. Förvånat återkommer du till mig, efter att ha kört några vändor till för att verifiera resultatet, och då ger jag dig en avancerad formel så att du kan kontrollera på flottigt papper.
Men visst. Det är säkerligen inte extra dimensionerat utan håller helt enkelt inte lika bra. Så man borde modifiera Davids inlägg till att säga att "26" håller sämre, tänk på det när ni väljer".
 
Tröghetsmoment
Är det någon som försöker sälja en gamma 26" mtb till överpris som är inblandad i den här tråden? Eller är det bara ett sätt att visa sina fräsiga uträkningar?
 
Tröghetsmoment
Så här kan man med formler (felaktigt) visa att rotationsenergin ÖKAR med ett mindre hjul:

Rotationsenergin W = 1/2 * I * w^2

där
I = hjulets tröghetsmoment
w = hjulets vinkelhastighet

Vidare är
w = v / pi / d
v =cyklad hastighet
d = diameter hjul

Vinkelhastigheten ökar alltså linjärt med minskad diameter på hjulet. Vilket betyder att rotationsenergin alltså ökar i KVADRAT med med minskad hjulstorlek!

Detta är ju förstås helt nonsens. Eftersom man inte tar hänsyn till att tröghetsmomentet också ökar kvadratiskt med hjulstorleken. Dessa två samband tar ur varandra. Men det är precis lika knäppt att bara titta på hur tröghetsmomentet påverkas av radien på hjulet utan att samtidigt beakta skillnad i vinkelhastighet.
 
Tröghetsmoment
davvdboi skrev:
-------------------------------------------------------
> dock är detta inte hela historian då man även
> måste ta hänsyn till hela cykelns vikt för att
> beräkna cykelns acceleration som är relevant.

Glöm inte den största vikten som accelereras; CYKLISTENS!


/Håkan
 
Tröghetsmoment
Styvheten då?

Om vi nu accepterar att det går lika bra att varva upp hjul som är olika stora men har samma vikt, var hamnar vi då? Ponera att man har två lika styva hjul i 559 respektive 622. Då är det större hjulet tyngre. Då måste vi väl också acceptera att det går åt mer energi för att varva upp ett 29" än ett 26"-hjul?

Invändningar mot det?


För övrigt har HåkanC en relevant poäng, skillnaden mellan hjulen är liten sett till hur mycket cyklisten kan påverka sin egen massa.
 
Tröghetsmoment
HåkanC skrev:
-------------------------------------------------------
> Glöm inte den största vikten som accelereras;
> CYKLISTENS!

Inte alltid...

images.jpg
 
Tröghetsmoment
Nu är jag förmodligen ute och cyklar men:

Den kinetiska energin för en roterande kropp: E=I*w^2/2 (Masströghetsmoment x vinkelhastighet i kvadrat delat med 2).

Antaganden:

- Ingen friktion eller luftmotstånd så tillförd energi för acceleration = kinetisk energi
- Två hjul med samma radie och vikt men masströghetsmomentet diffar 5% dvs I1=I och I2=1.05*I

Tex ena hjulet har tyngre nav men lättare fälg medan andra har lättare nav och tyngre fälg men båda har samma radie och massa.

Så hur mycket energi krävs det för driva upp hjulen i samma rotationshastighet (vinkelhastighet):

w^2 = 2*E1/I1 = 2*E2/I2 (I1=I, I2=1.05*I)

2*E1/I = 2*E2/1.05*I

E1 = E2/1.05 = 0.95*E2

=> Det krävs mindre energi att accelerera ett hjul med lägre masströghetsmoment till samma rotationshastighet som ett hjul med högre masströghetsmoment men med samma radie och massa.

=> Ett hjul med högre masströghetsmoment har högre kinetisk energi (rotationsenergi) än ett hjul med lägre masströghetsmoment vid samma rotationshastighet trots att dom har samma massa och radie.

---------------------------------------------------------------

Kommer jag ihåg rätt är totala kinetiska (rörelse) energin för en roterande kropp som även förflyttar sig i någon riktning = translationsenergin + rotationsenergin. Tar vi 2 likadana cyklar och byter hjulen på den ena till hjul med högre masströghetsmoment (tyngre fälg, lättare nav) men samma radie och massa så:

=> Cykeln med hjulen med högre masströghetsmoment kommer kräva mer energi att accelerera till en given hastighet (eller bromsa ned - hetare bromsskivor).

=> När cyklarna väl har kommit upp i samma hastighet krävs det samma mängd energi för att driva dom framåt i konstant hastighet så i det här fallet är masströghetsmomentet ointressant.

=> Kommer vi till ett hinder tex en backe eller grus kommer hjulen med högre masströghetsmoment hjälpa oss att behålla farten eftersom dom har högre lagrad rotationsenergi.

Vill vi behålla hastigheten över mindre hinder tex backar, grus etc är det bättre med hjul med högre masströghetsmoment men måste vi bromsa och accelerera ofta tex inför större hinder eller spurter etc är det bättre med hjul med lägre masströghetsmoment.

---------------------------------------------------------------

En annan intressant notering: hoppar du från en tak kommer du falla långsammare om du roterar samtidigt eftersom mgh = rörelsenergin+rotationsenergin.

Frågan är vilken rotationshastighet det krävs för att överleva ett fall från 20 meters höjd - man kanske överlever själva höjden men dör av rotationen istället :D.

-EDIT-

Läs mitt nästa inlägg, rotation påverkar givetvis inte fritt fall under gravitation :D.
 
Senast ändrad:
Tröghetsmoment
emmer skrev:
-------------------------------------------------------
> Fältprästen skrev:
> --------------------------------------------------
> -----
> > emmer skrev:
> >
> --------------------------------------------------
>
> > -----
> > > Eftersom 26" rullar 11% mer för samma
> sträcka
> > > så måste det dimensioneras mot 11% mer
> > slitage.
> >
> > Förmodligen är det inte alls så.
>
> Cykla ordinarie rundan i skogen på en 26" och en
> 29" (stel bak dock) och räkna antalet varv
> bakhjulet gör. Föga förvånande för mig, men
> mycket förvånande för dig, så har bakhjulet
> på 26" snurrat 11% fler varv. Förvånat
> återkommer du till mig, efter att ha kört några
> vändor till för att verifiera resultatet, och
> då ger jag dig en avancerad formel så att du kan
> kontrollera på flottigt papper.
> Men visst. Det är säkerligen inte extra
> dimensionerat utan håller helt enkelt inte lika
> bra. Så man borde modifiera Davids inlägg till
> att säga att "26" håller sämre, tänk på det
> när ni väljer".

Nu reagerade jag inte på din uträkning av hur däcket slits, utan på hur däckets konstruktörer inte tar hänsyn till eventuellt mer slitage. Bägge dimensionerna tror jag är likvärdiga i uppbyggnad.
 
Tröghetsmoment
Scale60 skrev:
-------------------------------------------------------
> -------------
>
> En annan intressant notering: hoppar du från en
> tak kommer du falla långsammare om du roterar
> samtidigt eftersom mgh =
> rörelsenergin+rotationsenergin.
>

Hoppar du ut redan snurrandes, eller tänkte du börja snurra väl i luften?

Obs - kuggfråga.
 
Tröghetsmoment
Fliken skrev:
-------------------------------------------------------
> Scale60 skrev:
> --------------------------------------------------
> -----
> > -------------
> >
> > En annan intressant notering: hoppar du från
> en
> > tak kommer du falla långsammare om du roterar
> > samtidigt eftersom mgh =
> > rörelsenergin+rotationsenergin.
> >
>
> Hoppar du ut redan snurrandes, eller tänkte du
> börja snurra väl i luften?
>
> Obs - kuggfråga.


Du skulle aldrig ha sagt att det var en kuggfråga nu har jag villat bort mig själv :D men jag tror att du måste konvertera den energi har vid hoppets början dvs

mgh + rotationsegergi_innanhopp = mv^2/2 + rotationsenergi_efterhopp + rotationsegergi_innanhopp

Så jag säger (lite osäkert) att du måste börja rotera efter hoppet.

-EDIT-

Nu är jag helt ute och cyklar, rotation under inverkan av gravitation ger bara fri energi som inte påverkar fallet alls så rotation under fritt fall gör bara att du blir yr i mössan :D.

Rotation om du rullar nerför en (brant) backe typ som ett cykelhjul skulle å andra sidan fungera förutsatt att friktionen inte bromsar ner farten mer än rotationen.
 
Senast ändrad:
Tröghetsmoment
Fliken skrev:
-------------------------------------------------------
> He! Busted !


Det var 15 år sen man läste analytisk mekanik - världens tråkigaste kurs :D i klass med komplex matematik.
 
Tröghetsmoment
Jag har faktiskt också läst den s k anal-meken, mek 4, när jag i en forntid läste F på KTH, mer än 20 år sedan. Fattade den aldrig och förstod inte hur jag tunnlade igenom (men det förstod jag senare på kvantmekaniken ;-). )
 
Tröghetsmoment
Va!? Kan du inte dina hamiltonfunktioner som ett rinnande vatten!? ;-)

F.ö. tror jag den som rättade min tenta i den kursen inte heller fattat den för jag fick mer eller mindre slumpmässiga poäng. Intressant nog blev dock totalsumman det som jag tycker jag skulle haft (men med helt annan fördelning mellan uppgifterna), så det kändes inte rätt att klaga på rättningen.
 
Tröghetsmoment
Scale60 skrev:
-------------------------------------------------------
> Fliken skrev:
> --------------------------------------------------
> -----
> > He! Busted !
>
>
> Det var 15 år sen man läste analytisk mekanik -
> världens tråkigaste kurs :D i klass med komplex
> matematik.

Måste nog säga att analytiska funktioner kändes roligare än dito mek.
 
Tillbaka
Topp