Bisikletten ve fizikten anlayanlara bir soru (ağırlık-hız ilişkisi)

Arkadaşlar hazır sizin gibi bu işe hakim olanları bulmuşken fikriniz var ise soruya başka bir boyut kazandıracağım. (Henüz tartışmanız son bulmadığından ben hala ağırlığın durmaya ve hızlanmaya önemli bir etkisi olduğunu düşünüyorum)

Toplam 90 kg (bisiklet + vücut ağırlığı) ağırlığa sahip iki bisikletlinin birinin bisikleti 15 kg kendisi 75 kg, diğerinin bisikleti 10 kg kendisi 80 kg ise durma, hızlanma konusunda farklılık olacakmıdır? Virajda kendisi hafif bisikleti ağır olanın daha avantajlı olacağını düşünüyorum (ağırlık merkezi daha aşağıda olacağından) yanılıyormuyum?

@grideniz

Valla Sertaç bu olaya son nokta olabilecek şeyler yazmış onu bu şekilde eleştirmeniz bence doğru değil.. Yukarıda gördüğünüz bütün formüller bu konu ile direk alakalı formüller. Bence siz ilk fırsatta formüllerin ve kısaltmaların ne ifade ettiğini anlamak için araştırma yapın biraz. Kaç kere anlatıldı aynı şeyler hala sorduğunuz soruya bakar mısınız..

Sevgili grideniz malesef okumuyorsun. Belki de okuduklarından seçmece yapıp tekrar bize gönderiyorsun. Hadi beni sevmedin o yüzden saldırgansın ama bak Sertaç ne kadar güzel formüller vermiş onu da okumuyorsun ya da zor geliyor. Benim yazdıklarıma "fizik ispatı ver" diyorsun, formül yazan Sertaç'a "fizik formülü yazmana gerek yok soruma cevap ver" diyebiliyorsun. Bunu devam ettirmenin manası yok. Düğün dönüşlerinde araba bagajlarına, kamyon kasalarına doluşan insanlar kazalarda nasıl ölüyor, virajlarda nasıl savruluyor bu memlekette hatırlatalım. Umarım gerçek hayatta ağırlık testine maruz kalmaz kimse.

Video linkini ben de açamadım ortada bir ünlem çıkıp kalıyor. Fakat daha önce yazdıklarımda da belirttiğim gibi farklı ağırlıklardaki araçların eş mesafede durabiliyor olması ağırlığın önemsiz olduğunu göstermez. Önemli olan sizi durduracak gücün ne olduğunu anlamaktır. Bir aracı ne durdurur? Fren nedir naıl çalışır?

Kendi haline bırakırsan Sertaç'ın verdiği formüldeki gibi durur. Fakat o formüllerde benim anlayabildiğim kadarıyla fren kullanılmadan durmak söz konusu. Yanlışsam lütfen düzeltin. 100 kg adam ile 80 kg adam aynı bisiklette, aynı rüzgar direnci ve aynı lastik deformasyonu vs ile aynı hızda yanyana düz yolda giderken tamamen hareketsiz kalırlarsa evet aynı mesafede dururlar. Ama burada fren kullanılmamaktadır. İkisi de eş güçte frene basarsa hafif olan önce durur.

Bir başka örnek. Maç yaparken kaleciye iki şut geliyor. Bir topun ağırlığı 500 gram, diğer 1000 gram. İkisi de eşit hızda geliyor. Kaleci topları bırakırsa (kalede de file yoksa) sürtünme olmadığı koşulda ikisi de aynı uzaklığa düşerler. Ama durdurmak isterse ve çelerse o zaman hafif top daha az ilerleyebilir (Yine kalecinin aynı hamleyi yaptığını farz ediyoruz).

Toplam 90 kg (bisiklet + vücut ağırlığı) ağırlığa sahip iki bisikletlinin birinin bisikleti 15 kg kendisi 75 kg, diğerinin bisikleti 10 kg kendisi 80 kg ise durma, hızlanma konusunda farklılık olacakmıdır? Virajda kendisi hafif bisikleti ağır olanın daha avantajlı olacağını düşünüyorum (ağırlık merkezi daha aşağıda olacağından) yanılıyormuyum?

Durma veya hızlanmada "gerçek hayatta" bir fark olmaz. Fakat virajlarda ağırlık merkezi yere daha yakın olacağı için hafif bisikletçi daha avantajlı olacaktır (Yeteneklerinin aynı olduğunu öngörüyoruz).

@H.Sages


80kg olan sürücü neden 80kg?Eğer bu 5kg'lık ağırlık fazla yağlardan dolayı geliyorsa ve yağların organlara ve vücudun diğer bölümlerine verdiği sıkkınlık bisikletinin hafif olmasıyla telafi edilemiyorsa elbetteki her konuda dezavantajlı olacaktır.Ama eğer bu 5kg'lık fazlalık diğer sürücüye göre daha kaslı olduğu için geliyorsa bi tarafdan da bisikleti hafif olduğu için her konuda çok çok daha avantajlı olur.Bir yerde bir yazı okumuştum.İki sürücü vardı birisi çok kaslı diğeri ise normal kaslıydı(olması gerektiği gibi).Çok kaslı olan onu kıl payıyla geçiyordu(düz yolda) çünkü kasların hacmi yüzünden rüzgar sürtünmesi onu daha çok yoruyordu(Kaslı olanın daha ağır olduğunu söylememe gerek yoktur zaten).Yokuş çıkarken yine aynı şekildeydi.Buradaki tek fark rüzgar değil elbette.Fazla olan kaslara kan pompalamak da ayrı bir dert.Anlatmak istediğim 5kg'lık fazlalık normalinde olması gereken bir kas artışı ise iyidir fakat yağsa yada gereksiz bir kas artışıysa bu onun için dezavantaj olur.Virajlarda ise durum değişir.Kendimden örnek vermek istiyorum.Benim bisikletim arkadaşımınkisinden 2kg daha ağır.Arkadaşım ise benden 2kg daha ağır(gerçektende)Dar ve bol virajlı bir patikada ben onu geçerken geniş ve virajı az olan dolayısıyla hızlı gittiğimiz patikalarda o beni geçiyor.Sebebi bundan mıdır bilemem ama bunu da eklemek istedim.İyi forumlar

Evet ...Bu örnekte de bilinmeyen faktörü çok olmuş. Şimdi kas durumunu da sabitlesek başka bir şey çıkacak. En iyisi kafayı fazla takmayıp sadece sürmek galiba.

Fren testi videosu bende açılıyor.Açılmayan arkadaşlar buradan izleyebilir:

(link)

Çağatay Bey, Sertaç Bey'in verdiği formülde fren kullanılmadan durmak mı söz konusu onu bilmiyorum fakat, benim bahsettiğim bütün durumlarda fren kullanılıyor.

Zaten, fren kullanmadan durulan durumda bisikleti durduran sürtünme kuvveti, (frenlerle direk ilgisi olmadığından hava direnci gibi diğer farktörleri esgeçiyorum) fren kullanılan durumda da fren yoluyla arttırılmış sürtünme kuvveti.Yani, fren kullanılmayan durumda eşit mesafede duruyorlar ise, fren kullanılan durumda da (frenlerin her iki ağırlıkta ta "tam olarak" işini yapabildiğini varsayarsak) eşit mesafede duracaklardır.

Fizikten 1 yanlış yaptım zamanında ama, o günler baya geride kaldı.Az bişey biliyor idiysem onu da unuttum .Yani, yanlışım varsa düzeltilmesine...

@Çagatay Çimşit

Siz benim istediğim ispatları veremiyorsunuz, (ağırlığın durma mesafesini artırdığına yönelik), frenlere eşit güç uygulandığında diyorsunuz ,bir kere neden durmak için eşit güç harcayalım, durmak için ne kadar kuvvet gerekiyorsa onu uygularız ama freniniz bu kuvvete dayanamıyorsa sizin durma mesafeniz elbette artar( kamyonların frenin patlaması gibi,yada tırların daha büyük fren balatalarının olması gibi), ama bizim forumdaki ilk soruda geçen 15 kg lık bisikleti 10 kg yaparsam ne olura cevaptır benim verdiğim cevaplar, bu iki bisiklette de frenler zaten yeterince dayanıklıdır bu durumda bunların frenlerinin 20 km/h dan 30 km/h dan durması için frenler (hele ki disk ise) dayanıklıdır,
Sen hiç durmak için belli bir güç harcayan araç gördün mü,kapasitesi neyse onun tamamını kullanır (mesala fren kuvveti(tork) max.30 N olan bir araç durmak istediğinde 30 N bir bir fren kuvveti gerekiyorsa eşit güç harcamak için 25 N mu uygular?)
Neden frenlere eşit güç uyguluyorsun? Durmak için ne gerekiyorsa onu uygularsın yetmesse zaten bisiklet durmaz,
Bir de garip bir tabir gördüm," fren kullanmassak eşit mesafede durur ,ama kullanırsak hafif olaan daha çabuk durur ", bir kere durmak için ne gerekir: sürtünme kuvveti ,ne olakası var fren kullanmakla ,kullanmamak arasında; sonuçta durmak için sürtünme kuvvetine ihtiyaç var...
Bana okumuyorsun diyorsunuz ama size sormak isterim benim konunun başlarında yaptığım ispatları okudunuz mu?

@H.Sages

Hızlanma açısından fark olacağını sanmıyorum(10 kg lık bisiklet muhtemelen daha iyi donanıma sahiptir ,bunu gözardı edersek), ama ağır bisikletin ağırlık merkezi yere daha yakın olacağından virajları daha güvenli dönecektir yada bisikletin devrilmesi daha zorlaşacaktır,

@grideniz

Herhalde şaka ediyorsun. Böyle bilimsellik olur mu? Aynı şartlarda uygulamadığın testlerle neyi karşılaştıracaksın? Test yapıyorsan değişken (burada ağırlık) dışında herşeyi sabit tutmak zorundasın. Kafana göre fren gücünü değiştirirsen sene sonuna kadar yazarız.

@grideniz

Burada da tekrar etmekte yarar var bir aracı ne durduruyor tekrar düşün. Araba sadece tekerlekler yere sürtünüyor diye mi duruyor? Fren balataları diskler ne işe yarıyor? Bunlar bir kuvvet uyguluyorlar mı? Uyguladıkları kuvvet tekerlekleri yavaşlatıyor mu? Bu yavaşlatma araç ağır olursa daha az mı olur yoksa fark etmez mi? Bunlar senin tabirinle "garip" olabilir ama meseleyi anlamak için düşünülmesi gereken konular.

@geekiad

Fren kullanıldığında dönüş momentine karşı bir güç uyguluyoruz. Bu gücün sabit olması durumunda aracın yavaşlaması (negatif ivme) ağırlık ile ters orantılıdır. Daha fazla ağırlık daha yüksek moment demektir. Eşit güç uygulandığında ağır olanın momenti daha yavaş azalır.

@geekiad

Benim ÖSS tarihim 1990 unuttuklarım senden fazladır

@Çagatay Çimşit
Eşit fren kuvveti diye birşey olmaz,olursa saçma olur yani deneyin günlük hayatta bir faydası olmaz,doğrusu durmak için gereken fren kuvveti


@Çagatay Çimşit

Sana ne diyeyim bilmiyorum şöyle bir söz var o aklıma geldi: "Ne kadar bilirsen bil bütün bildiklerin karşındakinin anlayacağı kadardır"
Artık cevap vermekten yoruldum,

Uygulanan fren gücünü maksimum olarak düşünmek gerekir.Ağır bisiklette hafif bisiklette yaptığınız fren tonajını(örneğin her iki durumda da % 30) uygularsanız fren mesafeniz uzar.Bunu önceki mesajlarımın birinde yazmıştım zaten.Ağır bisikletin artan eylemsizliğini (ileri gitme isteğini) telafi edebilmek için ağırlığın yarattığı ekstra sürtünme kuvvetini % 100 kullanmalısınız.Bu yüzden, frenlerden ağır ve hafif durumda maksimum değerde faydalanmanız gerek (% 100).İşte o zaman, teorik olarak fren mesafeniz aynı kalmalı.

Gerçek hayatta, bisikletlerde ABS gibi bir sistem olmadığından , bu kadar hassas frenlemeyi tabi ki yapamıyoruz.Ama buradan kısa yol yapıp "gerçek hayatta daha geç dururuz o zaman" sonucuna varmamak gerekir.Çünkü hafif durumda iken de fren sistemini çok verimsiz kullanıyoruz.Örneğin hafif durumda ortalama %70 tonajla fren yapıyor olayım ben, bagaja ağır yük aldığım zaman eski tonaj bisikleti durdurmayınca dikkat kesilip % 80-85 lere çıkıyorum hemen.Ve durma mesafem gerçekten hemen hemen aynı oluyor sonuçta.Dikkat kesilip %80-85 lere çıkabilmemin nedeni, ağır bisiklette disk frenlerin kilitlenmeye çok daha az meyilli olması.Ağır bisiklet, dozaj arttırabilmeyi beraberinde getiriyor yani.Bisikletin yüksüz halinde ne kadar özenirsem özeneyim, ağır halindeki dozaj değerlerini yakalayamam.Baya karıştı, kendi anlattığımı okuyunca ben de anlamadım pek . Sonuç olarak; fren kullanımını maksimum veya grideniz arkadaşın dediği gibi "durmak için gereken fren kuvveti(teorik olarak güzel bir anlatım bu)" olarak düşünmek gerekir.



Gerçek hayatta artan ağırlığın lastiklerin yere basan kısmını arttırması bile fren mesafesine hatırı sayılır olumlu etki yapabilir.Gerçek hayatta durumun bütün yönlerini kavramak için birebir testini yapmak şart yani.Biz burada gerçek hayattaki durumu kestirebilmek için teorik bir gerçekliği ortaya koymaya çalışıyoruz sadece:Belli koşullar sağlandığında, fren mesafesi kütleden bağımsızdır.Artık gerçek hayatı konuşmaya tam gaz devam edebiliriz.Zira o tarafta işler çok daha çetrefilli.

Dediklerimi kanıtlayacağımı 2.sayfada söylemiştim.Grideniz arkadaşım da bana fiziki kanıt sun yoksa yazılanlar benim için bir şey ifade etmiyor demişti.Ben de fiziki kanıtlarımı sundum.Grideniz ve Geekaid arkadaşlarımın savlarını da, dediklerimi de kanıtladım. Geekaid arkadaşımda bu kadar karıştırmaya ne gerek var diyor.Fiziki bilgiler sunuyoruz yaranılmıyor kimseye.Yazımı en kısa şekilde açıklamaya çalıştım.Yazımın ilk halini koysaydım demek beni asardınız burda.

Bu konuda son cümlelerimi söylüyorum.Buradaki arkadaşlarımın hepsi doğru söylüyor.

1-Frenleme mesafesi ideal ortamda aracın ağırlığından etkilenmez.

2-Aynı fren kuvvetinde ağır araç yavaş hafif araç hızlı durur(Buna karşı çıkacak adam yaşamasın zaten).

3-Gerçek ortamda ise yüksek hızlarda hafif araçlar daha avantajlı.(Yazılarımı okuduysanız ne demek istediğimi anlarsınız.Bir de 4 pistonlu frenlerin,geniş tabanlı lastiklerin yapılma nedenini iyice araştırın lütfen).

4-Hafif araçların avatajlarından dolayı yarış dünyası hafif araçlar yapmak için uğraşır.(3. yazımda anlattığım avantajlar)

Herkese teşekkür ederim.Forumda düşünceleri tartışmak güzel oldu.Şu cümle buradaki arkadaşların hepsini tarif eder:

"Küçük insanlar kişileri,orta insanlar olayları,büyük insanlar düşünceleri tartışır."

@Sertaç EKİCİ

Ben öyle bir şey yazmadım

bı de yukarıda anlattıgın bılgıler ıcın sagol ama agır bısıklet mantık olarak ınsanı daha cok yorar aynı mesafeyı alıyorsan

Geekaid arkadaşım özür dilerim.Grideniz yazmış bana sen diye aklımda kalmış.Düzeltme:Geekaid arkadaşım bana karmaşıklaştırmaya gerek yok diye mesaj atmadı.Mesajı atan grideniz arkadaşımdı.

@geekiad

Gerçek hayattan bir testi sizlere aktarayım. Çocukluğumuzda 8-10 yaşlarda bisikletlerimizle yokuş aşağı gitmeye bayılırdık. O zamanlar İstanbul sokakları bomboştu. Tabi çocuklar da aynen "teenage"ler gibi "ölümsüz" hissettiklerinden abuk subuk işler yapardık.

Çok net olarak hatırladığım arkama bir arkadaşımı aldığımda yokuşta ne kadar frene asılırsam asılayım yavaşlamanın çok az olmasıdır. Kendi başıma olduğumda yavaşlayan hatta arka tekerleği kitlenen bisiklet, iki kişi olduğumuzda gitmeye devam ederdi, kilitlenme mümkün olmazdı. Bunun nedeni fren sisteminin tekerleğin dönmeye devam etme isteği (momentum) karşısında zayıf kalması, lastik sürtünmesindeki ağırlık ve deformasyona bağlı artışın karşı güç olarak için yetersiz olmasıdır.

Denemek isteyenler için test protokolü

1) Minimum 50 metre uzunluğunda dik bir yokuş bulun.
2) Tüm güvenlik önlemlerinizi alın (Kask, giysi vs.)
3) Yokuşun ortasını geçen bir noktaya fren noktasını belirlemek için bir çizgi çekin.
4) Yokuş başından kendinizi durur halde bırakın.
5) Fren noktasında maksimum güçle fren uygulayarak durmaya çalışın.
6) Tamamen durduğunuz noktayı işaretleyin.
7) Arkanıza bir arkadaşınızı ya da arkadaşınız yoksa hatırı sayılır bir ağırlığı ekleyerek 4-6 adımları tekrar edin.
8) İki fren mesafesini karşılaştırın.

@geekiad

Orijinal soruya dönersek maksimum hız için hafif bisiklet almaya gerek yoktur. Maksimum hızı belirleyen üretilen güçtür. Bu da bisikletçinin performansı ile orantılıdır.

Hafif bisiklet maksimum hıza çıkmayı çabuklaştırır. Kg başına düşen güç artacağından hızlanma artacaktır. Aynı nedenle yokuş performansı da artacaktır.

Kg başına düşen Watt (güç) üretimi bisiklet yarışlarında temel kriterdir. Ben forumlara baktım ama bu konunun tatmin edici bir tartışmasını bulamadım, belki göremedim. Arzu edilirse bu konu hakkında da yazışırız.

Fizik tartışmalarına hiç girmeden yorum yapayım :rolleyes:

"Hızlı gitmek için bisikleti hafifletmeye değer mi?" diye soruyorsanız zaten baştan yanlış yoldasınız demektir. Bana göre hafif bisikletin asıl avantajı sürüşüdür.

Ben hem ağır ve hem hafif MTB'ler ve yol bisikletleri kullandım. Hafif bir bisikletin kontrolü çok daha kolay, veya hissiyatı çok daha iyi demek lazım; sürücüyle çok daha iyi bütünleşiyor. Özellikle MTB'lerde bu çok daha güzel hissediliyor, çünkü arazide bisikletin manevra kabiliyetini sonuna kadar kullanıyorsunuz. En basit olarak bir 14kg'lik bisikletle bunny hop deneyin bir de 9kg ile

aslında burda ilginç güzel tartışmalar olmuş. hepsini okuyamadım ama bu bisiklet aerodinamiği ile ilgili çok ilginç şeyler okudum sizle de paylaşayım dedim.

(link)

burda okuduğum en ilginç bölüm şuydu. bisikletli hava direncine karşı hareket ettiğinde arkasında türbülans akımı nedeniyle bir alçak basınç oluşturuyor. lise bilgilerinizden akışkanlar dinamiğinden hatırlayacağınız üzere akışkanlar da alçak basınç olan yere hareket ederler. hareketli bir bisikleti de bir akışkan olarak düşünebileceğimiz için eğer arkada bir bisikletli varsa ve öndeki bisikletlinin alçak basınç alanını yakalayabilirse daha hızlı hareket ediyor. işin ilginç tarafı bu önde giden bisikletli için de bir avantaj sağlıyor. şöyle ki sanırım bunun mantığı şu. öndeki bisikletlimiz belirli bir hızda gidiyordu ya. ama arkasındaki alçak basınç oluşturdu ve bu alçak basınç öndeki bisikletliyi de geriye çekiyor. arkadaki bisikletli de bu bölgeyi doldurduğu için bir avantaj sağlıyor.

bu da bir bisiklet üzerindeki hava direnci:


(link)

İşin temeli enerji arkadaşlar.Bisikletle ilgili bu konuda 3 formül kullanırız.
1.Potansiyel enerji (kot farkından kaynaklanacak değişiklikler için harcarız)
2.Kinetik enerji (Hızda farklılıklar olurken harcarız)
3.Sürtünme Enerjisi (Durmak için harcarız)

1.Ep=m*g*h
2.Ek=1/2*m*V^2
3.Es=Fs*x (Fs=G*k) ve (G=m*g)

m:kütle;g:yerçekim ivmesi,h:yükseklik,V:hız

Şimdi diyelim ki yokuş çıkacaz 1. şıkka başvururuz. sabit enerji ile en fazla h en az m ile elde edilir çünkü g sabittir.

Eğer hız artırıcaksak 2. şıkka gideriz orda sabit enerji ile en fazla V yi en az m de elde ederiz.

Sürtünme içinde 3. şıkka bakarız ancak sürtünme hız için kötü ,durmak için iyi bir arkadaştır.O yüzden optimum yani en uygun değeri yakalamak yani en iyi lastiği seçmek lazım gelir.Çünkü lastik 3. denklemdeki k yı etkileyecektir.fren konusunda enerji çok fazla dert olmaz , bu yüzden hız konusunda dikkate almak gerekir.Bu bağlamda da denklemin 2 bileşeni ni de aşağıda tutup sürtünme enerjisini en az seviyede tutmak isteriz.

Bunların yanında bisikletin hareket üreten parçalarının biribirileri üzerindeki sürtünmelerinden kaybedilen enerjiyi de ne kadar azaltırsan verdiğin enerji o kadar hızlanmaya gidecektir.Bu yüzden ağırlık azaltmaya alternatif bir yolda bileşen kalitesini artırmaktır.

Bu kadar konuşup , belkide bazılarına hiç bişi anlatmayan yazıdan çıkartmak istedediğim netice doğru düzgün lastik seçimi ile harcıyacağın enerjiyi zaten % 40 lara varan şekilde etkileyebilirken neden daha pahalı yollardan ,ağırlığı değiştirerek azaltasın.
Misal ben sıklıkla Üsküdar-Pendik arası sürmekteyim 60-65 km gidiş geliş .Fenerbahçe girişten Tuzlaya kadar gördüğüm çoğu bisikletliler kalın kalın lastiklerle vınnnnnn sesleri çıkara çıkara boşuna enerji harcayarak bisiklet sürüolar.Oysa ki taksalar benim gibi 1,5 yol lastiği rahat edecekler.
26 jant olunca nedense hep bi kalın lastik alışmışlığı insanları esir alıyor.Yani nerde sürerseniz sürün ihtiyacınızdan fazlasını karşılayan lastik kullanmayın.

Son olarak amörtisör konusu var tabii.Bu bileşenlerde sizin enerjinizi sömürme çabası içindedirler.Amörtisör konusunda olduğunca tercihlerimizi optimum yani ihtiyaçlarımızı tam olarak ,ne eksik ne de fazla , karşılayan ayarları tercih edelim

Velhasıl-ı kelam ağırlık yerine başka yollardan çözebilirsin işini.
1-Uygun lastik seçimi
2-Kaliteli bileşen seçimi^
3-Varsa amartisörlerin optimum sertlik ayarı.

benim buradan anladığım kadarıyla düz bir zeminde ağırlığın çok fazla bir avantajı olmuyor. ağırlık ancak yokuş yukarı çıkarken kendini belli ediyor.

(link)

bir bisikleti hava sürtünme kuvvetine ve aktarma organlarının meydana getirdiği sürtünme kuvvetine karşı hareket ettirebilmek için verilmesi gereken güç de şu şekilde hesaplanıyormuş.

P=g.m.Vyer(K1+egim)+K2xVh².Vyer

burada P watt cinsinden güç, g dünyanın çekim kuvveti, Vyer yer hızı (m/s), m (sürücü ve bisikletin kütlesi), egim (m/m) cinsinden eğim, Vh da hava ortamı içinde sürücünün hızı (m/s), K1 tüm enerji kayıplarını (tekerleklerde, zincirde) gösteren bir sabit ve değeri yuvarlanmış olarak 0.0053, K2 de gene yuvarlanmış ve aerodinamik sürtünme katsayısı değeri de 0.185 kg/m.