Bisikletin akmaması

@Tahir Keskin

Akşam fırsat bulursam bakacağım Tahir. Bir arada görüşelim baya oldu, hoş sohbetinden eksik ettin beni.

Bende bir mühendis adayı olarak yorum yapayım, Yusuf beyin de dediği gibi fizik kanunlarına bakacak olursak tabiki bunlar ideal ortamlar için, kütlenin bir önemi yok, fakat bisiklet için bu olay farklı çünkü bisikletin zeminle arasındaki sürtünmer kuvveti ağırlıkla aynı oranda artmaz çünkü dönen bir tekerlek var ortada, yusuf beyin anlattığı bence şekildeki icisimler için geçerli.http://img696.imageshack.us/img696/4252/dinamik12.gif

Yani benim fikrim ağır olan daha hızlı gider. değilsede doğrusunu öğrenelim benim içinde iyi olur. ek bir bilgi, arablarda viraj dönerken de kütlenin bir etkisi yoktur yol tutuşunda, insanın aklına ağır araba daha iyi tutar gibi bir düşünce geliyor, bu konuya benzer diye söylemek istedim

@Doruk Ö.

Ağır bir cisim taşıyan tekerlek yer ile daha geniş bir alanla temas eder. Temas yüzeyi sürtünme kuvvetini değiştirmez fakat, yüzey fazla olduğundan sürtünmeye harcanan enerji daha fazladır. Tekrar söylemek gerekirse Bisikleti sadece kütle gibi düşünemeyiz. Dönen, sürtünen, kuvvet uygulanan aksamları vardır. Hepsini ayrı ayrı ele almak gerekir. Keza aynı şekilde dış etmenleri de.

@Yusuf Ziya Özen

"Fizik" bilimine olan saygınızdan ötürü,sanırım pratikte gerçekleşen bir olguyu teorik olarak ispatlayamayacağımız için geçersiz sayma eğilimindesiniz-ki bu yaygın bir bilimsel davranıştır.Özellikle de klasik mekanikçiler için.Yüzyılın son çeyreğinde fiziğin pek çok alanında teorik olarak ispat edilemeyen ancak pratik olarak görülen gerçekler var;saygı duyarım.

Sorunuzu sizin yanıtlama yönteminizle yanıtlayayım.
Bowling topunun sürtünme yüzey alanı daha büyüktür.Ancak bu sürtünmenin alanını bilmediğimiz için formüle edemeyiz.Keza tenis topu da görece daha hafif olmasına karşı,her ikisine de etki edecek olan yerçekimi kuvveti aynı olduğundan,ilk bakışta daha çabuk düşmesi beklenebilecek olan Bowling topu ile aynı anda düşmesi beklenebilir.Oysa bir apartman yüksekliği,bir cismin serbest düşüşe geçme sürecindeki ve sonrasındaki "Sabit hızla düşmeye devam etme" potansiyeli için yeterli bir yükseklik değildir.Henüz yeterince hız kazamanadan düşme bitecek ve ölçme sonucunda ispatlanacak tek şey 30 m 'den düşen bowling topuyla tenis topu'nun yere aynı (!) anda düştükleri olacaktır.Ki bu bile saniyede 30-60 kare çekim yapabilen standart kameralarla gözlenebilecek bir sonuç vermez.Çünkü insan gözü 1 sn'nin altındaki hareketleri 0.2 sn diğerinden daha önce ya da geç düşse bile "Aynı anda" algılayacaktır.Bunun için de yüksek hızlı yani saniyede 1000 fps ve üzeri çekim yapabilen kameralar kullanılmalıdır.

1000 ft yükseklikten her ikisini de bırakırsanız bowling topunun yere daha çabuk düşeceğine bahse girerim dileyenle.Ama bunu ispat etmek için doktoralı fizikçi falan olmak lazım.Benim gibi acizane üç yıl orta,üç yıl lise bir yıl da lisans düzeyinde fizik okumak yetmez.Yazılarım da sorularım da bilgilenmek ve yanlış bildiğimiz bir şey varsa düzeltmek adına."Ama abi "Bahse girerim" demişsin,diyen olursa,ona da itirazım yok.Olsun o kadar.Bu yarışçı rekabetçi ruhumuzla ilgili,fizikle değil.Ben yolda yürürken bile 30 m ötemdeki biriyle yarışıyorum.Onu geçip yenisiyle.....

Şimdi;

Hız arttıkça cismin ağırlığı azalır.Neden?Çünkü ağırlık bir cisme etki eden yerçekimi kuvvetidir ve bu kuvvet hızlanan cismin,yerle kendisi arasına giren hava sebebiyle giderek sürtünme direncinin kaybolmasına;nihayetinde ise ağırlığının sıfır,ya da sıfıra yakın bir yerde yerle temasının kesilerek havalanmasına yol açar.Bunun içindir ki yarış otomobilleri bu etkiyi azaltmak için özel bir aerodinamik yapıda üretilirler.200 km hızla giden bir yarış otomobilinin 1600 kg olan ağırlığının downforge etkisiyle bile 200 kg'lar seviyesine düştüğünü biliyoruz.Kaldı ki bir bisikletli ne kadar çabalarsa çabalasın çok ideal bir aerodinamik duruş pozisyonu alamaz.Sporcu da, azalan bu sürtünme direncini arttırmak(Yani yola daha fazla tutunabilmek) için rampa inerken ağırlığını geriye doğru aktarır.Yokuş çıkarken vücudunu ileri doğru iterek ağırlık transferi yapmasının ise iki nedeni var.Birincisi ağırlık merkezini değişerek arka tekerle yer arasındaki sürtünmeyi azaltmak,ikincisi de sürücünün pozisyonunu koruyarak daha doğru bir açıyla pedal çevirebilmesi.Rampa dikleştikçe sporcunun yol ile arasındaki açı daha da daralacaktır.

Son bölümde bir başka arkadaşımıza verdiğiniz yanıtta,ağır olan otobüsün daha hızlı olacağını yazmışsınız.Aynı şartlardaki bisikletli örneğimde ise bunu kabul etmemiştiniz.Yani daha ağır olan bisikletin yokuştan daha hızlı ineceğini,kütlenin etkili olmadığı gerekçesiyle sanırım.

Ayrıca bazı arkadaşlarımız bu tip münazaralardan rahatsız mı oluyorlar bilmiyorum.Bence hayli seviyeli ve bilgilendirici bir tartışma konusu oldu.

"Kısacası, kütle tek başına bir etmen değil. Şöyle bir örnek verdim önce ki mesajlarım da yazmıştım cevap veren olmamış sanırsam. Tepe noktadan apartmanın tepesi de diyebiliriz. Serbest bıraktığımız bir tenis topu ve bir bowling topu aynı anda aşağı düşer. Oysaki bowling topu ne kadar ağırdır değil mi? Bowling topunun önce düşmesi gerekir değil mi? Yanlış, sadece kütleye bakamayız. Evet tenis topu hafiftir fakat ona rüzgarın (dış etmenlerin) uyguladığı tepki kuvveti bu derece daha azdır. Oysa bowling topuna daha çok sürtünme kuıvveti etkiler ve ikisi aynı anda yere düşer.

Demem o dur ki; bir bisikletin hafifliği ve binen kişinin hafifliği yer ile tekerlek arasındaki sürtünmeyi azaltacaktır. Ama bunun yanında bir çok etmeni hesaba katmanız gerekir. Kütle tek başına belirleyici bir etmen değildir. 5kg lık full karbon bir bisikletiniz olsun. Bir tarafına 10kg lık kütle asın. Bir de 15kg lık market bisikleti düşünün. 2 sinin de kütlesi aynı. Ve ikisini de sürmeyi düşünün hangisini daha rahat sürersiniz. Tabiki market bisikletini. Diğer bisikletin ağırlığı eşit dağılmamıştır. Dönüşlerde dengeniz bozulur. Bu örnekden de anlaşıldığı üzere kütle tek başına belirleyici bir etmen değil, sadece bisikletin hızına etki eden etmenlerden biridir."

Kısaca? Yokuş çıkarken ağırlığın önemi var değil mi?

@Derya Keçeci

Bende onu dile getiriyorum Derya bey, ineceğimiz bayır çok uzun değil ondan bunu örneklemek istedim. Yani saatlerce bayır inilmediği için bir genelleme yapmak gerekli. Bu arada sıradan bir fizikçi değilim yüksek lisansımı katı yakıt pilleri temiz enerji üzerine yapıyorum. 2 yıllık bir arge tecrübem var. Belirtmek isterim.

@Derya Keçeci

Aslında ağırlık değişmez yer çekimi ve kütle değişmiyor fakat hızlanan cismin altından geçen hava temas yüzeyini neredeyse sıfıra indirir. Basit bir deneyle, a4 kağıdına iki elimizle köşelerinden tutup üzerine doğru üflersek a4 kağıdın yukarıya çıktığını görürüz.Sanki yer çekimi yokmuş gibi. yani ağırlığı azalmış gibi.

@Derya Keçeci
Onunda nedeni sürtünme ile alakalıdır. Bisiklet örneğinde sürtünmeyi ihmal ettik, diğerinde hesaba kattık.

Şimdi bir şey soracağım ben.
(en son 3-4 sene önce Fizik dersi aldığım için pek de hatırlamıyorum formülleri falan, neyse)

Bisikletle atıyorum 30km/h hızla gidiyoruz. İvmemiz sıfır değil mi. Sonuçta sabit hız.
Bizim o hızı korumak için harcadığımız bir enerji var, buna F diyelim.
Bu F sadece hava sürtünmesi, mekanik sürtünme ve mekanik kayıplardan oluşur değil mi?


Şimdi bi merdiven örneğini verelim.
Sırtımızda, elimizde, kolumuzda, omzumuzda; herhangi bir yerimizde 10kg ağırlık var. Bunu çıkarmak için, 20kg'lık ağırlıktan daha az enerji harcayacağız değil mi? Kalori cinsinden ya da joule cinsinden.

Burada da sorun olacağını sanmıyorum.
J=kg·m2/s2 sonuçta.


Şimdi olayı biraz daha bisiklete çekelim.
Ben 0 rakım'da yokuşa başladım ve 300 metre tırmanacağım. Yanımda da arkadaşım, yan yana bu yokuşu tırmanıyoruz.
İkimizin de bisikletleri yaklaşık aynı kiloda. O 85kg, ben 65...
Yukarıdaki basit formüle göre, arkadaşımın benden daha fazla enerji üretmiş olması gerekiyor. Arada 20kg fark var çünkü.
Aynı zamanda tırmantık değil mi?
Demek ki ben ortalama 300W güç üretmişken, arkadaşım bundan daha fazla üretmiş. Hatta toplam zaman üzerinden kalori hesabı falan da yapabiliriz. Neyse

Burada da hem fikirdir bence herkes.
Daha ağır bir yükü(sürücü+bisiklet), aynı yüksekliğe çıkarmak için daha fazla enerji üretmek, bununla doğru orantılı olarak daha fazla güç üretmek gerekir.


Peki şimdi, aynı yokuşu geri iniyoruz. 300 metre irtifa kaybettik ve aynı sürede bitti yokuşlar.
Yukarıda bahsettiğim kural geçerli değil midir? Çıkarken daha yüksek enerji harcamak gerekiyordu da, tersi durumda neden elma da bowling topu da eşitleniyor?

@Gökhan Toros

Çünkü inerken hızınız arttığından mütevellit size rüzgarın uyguladığı tepki kuvveti artar. Ne kadar ekmek o kadar köfte. Arabayla yüksek süratlere çıkıldığında rüzgarın sesi daha sert duyulur. Bunun nedeni arabanın hızından dolayı rüzgarın arabaya uyguladığı tepki kuvvetidir.

@revan55

atom fiziğine girmeden öneride bulunacam, öncelikle başka bir bisiklet deneyin tavsiyesine ben de katılıyorum. bisikletinizin akmadığına o zaman kanaat getirirsiniz.
komple bakım yapmanızı öneririm. orta göbek ve jant göbekleri kurumuş olabilir. eğer bisikletiniz akıcılığını kaybetmişse ve görünürde birşey yoksa, göbeklerde bişey vardır benim anladığım kadarıyla

formüle dökmedim, ama benim önerim budur

@Serkan Mıstınoğlu

İşte hesaba katılacak sadece kütle değildir tezine çok iyi bir örnek.

@Yusuf Ziya Özen


yusuf bey sizin atladığınız bi nokta var, golf topu ile bowling topu eşitliğinde bowling topunun daha geniş alandan dolayı daha fazla hava akışına karşı koymak zorunda olduğundan bahsediyorsunuz. halbuki şöyle açıklasanız sizin savınıza destek olacak, golf topu bowling topunun 30'da 1'i hacminde ve kütlesi de bir o kadar farklı, 2 bisiklet sürücüsü için, 90/60 varsayıyorum bu kadar büyük farktan söz etmek imkansız. iki aynı hacimde ancak kütleleri farklı iki obje için düşünüldüğünde belki sonuç daha net olacaktır.

Şu pratiği bir teoriye dökemedik iyi mi(Tersi de geçerli). O değil de diyelim ağır olan kişi daha hızlı veya daha yavaş yokuşu iner aynı şartlar sağlanırsa. Bize ne faydası olacak. Ona göre kilo mu alıp vereceğiz hızlı/yavaş gitmek için. Arkadaşın bisikleti akmıyor işte. Ona çare bulalım. Akıt gelsin...

@ihsangencer

İhsan Bey benim de değindiğim nokta bu zaten. Hacmi yani dış etmenlerin cisme uyguladığı tepki kuvvetini de hesaba katmamız gerekir.

@Yusuf Ziya Özen


Yusuf bey bende onu anlatmak istedim yanlis anlasilma oldi sanirim sadece sekildeki gibi bir kutle dusunursel eger kutlenin bir etkeni olma bisiklet icin ayro donen parcalarsan bende bahsettim sonuc olarak bisiklet icin bende agir kullanicinin daha hizli gidecegi kanaatindeyim

@Yusuf Ziya Özen

tam olarak demek istediğim 2 top arasındaki 30/1 oranındaki fark ile 90 kg ile 60 kilo 2 bisikletli arasındaki fark aynı değil, yani yanyana 15 sürücü tek bisikleti kullanmıyor. dış etmenler çok az 2 bisikletçi arasında

@Yusuf Ziya Özen

Tamam da, yerçekimi ivmesinin rüzgar sürtünmesi ile bağlantısı yok ki.
İlk örneğimde yazmamışım.
Şimdi bu 85kg'lık arkadaş be 65kg'lık ben. Aynı aerodinamik özelliklere sahip bisikletlerle, benzer pozisyonlarla sürdüğümüz zaman aradaki fark 5-10W'dan fazla olmaz. Bu da ihmal edilebilir bir değer zaten.
Ki inişlerde herkes aerodinamik bir pozisyon alıyor, bunlar da ağırlıkla değişmeyecek kadar düzgün pozisyonlar.


Başka bir konu da yukarıda bahsettiğiniz lastik basınçları. Yine 2 binici arasında lastiklerin sürtünen yüzeyleri aynı kalıyor. Çünkü iki binici de aynı basınçta lastik kullanmıyor. Ağır olan, daha yüksek.
Kısacası bunun da yaptığınız işlemlerde bir etkisi yok. Aerodinaminin olmadığı gibi.

revan55 sabredin, probleminizi birazdan fiziksel olarak çözüp formülize edecek arkadaşlar ne çıkacak ben de çok merak ediyorum. acaba bisikletinizin kaç sprintlik ömrü kaldı
veya, önümüzdeki sezon fransa bisiklet turuna yetişebilecek misiniz. çözücez inşallah efendim f=m.a dersek, bi dakka olucak olucak

bende imzam ile katılıyorum bu tartışmaya

bırakalım şu topları bir kenara.
Yusuf Bey kendi tezinizi ispatlamak için yokuştan inen bisikletçileri serbest düşen toplara benzetmişsiniz.
serbest düşen toplar kütleden bağımsız "g" ivmesi ile hızlanırlar,
ama
biz bisikletçiler serbest düşen nesneler değiliz.
bayır aşağı inerken bisiklete uygulanan 2 kuvvet vardır.
birisi bisikletçinin pedallara uyguladığı kuvvet,
diğeri yerçekimi ile uygulanan kuvvet, ve yerçekimi ile uygulanan kuvvet bunun sonucunda oluşan kinetik enerji kütle ile doğru orantılıdır.
daha büyük kütleli cisim daha çok kinetik enerji kazanır.
daha çok kinetik enerjide yokuşun altına vardığınızda daha fazla hız anlamına gelir.
.
herkes bilir ki; daha ağır taşıtlar bayır aşağı giderken daha zor dururlar. fren patlama olayı hep yüklü kamyonlarda görülür. ama küçücük otomobillerde görülmez.
madem bu iş kütleden bağımsız yüklü bir kamyon, boş bir kamyondan niye çok daha zor durabiliyor?
buda aynı şey; yokuş aşağı inerken ağır bisikletçi kütlesi sayesinde daha çok kinetik enerji açığa çıkattığı için daha kolay hızlanır,
yokuş çıkarkende daha çok potansiyel enerji kazanma ihtiyacı duyacağı için daha çok yorulacaktır.

@ismail eren

Ben tezimi ispatlamak için bir yorum yapmıyorum. Ya sistemdeki bütün kuvvetleri hesap edersiniz ya da bazı kuvvetleri ihmal etme durumunda kalırsınız. Bisiklete bayırdan aşağı inerken uygulanan kuvvetler 2 tane değildir. Bisikletçinin bisiklete uyguladığı kuvvet, bisikletin bu etkiye uyguladığı tepki kuvveti, bisiklet ve bisikletçinin yere uyguladığı kuvvet, yerin bisiklet ve bisikletçinin yere uyguladığı kuvvete tepki kuvveti, kolunuzun gidona uyguladığı kuvvet, gidonun kolunuza uyguladığı tepki kuvveti kuvvet , rüzgarın bisiklete uyguladığı ve sizin rüzgara uyguladığınız kuvvet, lastiklerin jantlara jantların lastiklere uyguladığı tepki kuvveti, rüzgarın tekerleklere ve tekerlekle zemin arasına uyguladığı kuvvet, vücüdun konumundan rüzgara karşı uygulanan kuvvet, bisikletin giderken esnemesi, göbeklerin dönerken ısınması ve soğuması. Bisikletçinin bir eğilme ve kalkmasıyla bu kuvvetlerin hepsi değişir. Kuvvet vekterel bir büyüklüktür. Hesap yapabiliyorsanız buyrun yapın.
Taşıt mevzusuna gelirsek, arabanın çıktığı hıza kamyon çıkamaz. Ama momentumları eşit olabilir. Bu yüzden enerjiyi harcama durumları farklı da olabilir aynı da. Yokuş çıkarken de daha çok potansiyel enerji kazanmaz eşit kazanırlar. Fakat iş yapmak için uyguladıkları kuvvet aynı değildir.