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なぜ自転車はこぐと速度が上がるんですか? 他の言い方をすると「なぜ速度を追加できるんですか?」という事なんですが。

自転車、サイクリング | 工学144閲覧xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">500

回答(18件)

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ギアが何かしているんじゃないかとのことですが、その通りギアの問題です。 まずギアについて説明させてください。 自転車には、ペダルに1つ、後ろのタイヤに1つギアがついています。 ペダル側のギアをフロントギア、タイヤ側のギアをリアギアといいます。 一般的にフロントギアに歯が多く、リアギアに歯が少なくなっており、この2つのギアはチェーンによって連動しています。 つまり、フロントギアの歯が1つ進むとリアギアも1つ進むようになっています。 例として、フロントギアに48個の歯がついたギア、リアギアに16個の歯がついたギアがつけられた自転車を想像してみてください。 ペダルを1周回してフロントギアが1回転すると48個分の歯が進みます。するとチェーンで連動しているリアギアも48個分の歯が進んで、16×3=48ということでリアギアは3回転します。 そしてリアギアがつけられているタイヤも3回転します。 さて、本題の速度が追加できる仕組みです。 自転車に乗っている人が1秒間にフロントギア1回転分、48個分の歯が進みタイヤが3回転するスピードでペダルを踏んでいたとします。 この時、1秒間にフロントギア1回転分以下のスピードにペダルを踏むのを弱めると、ペダルは空回りして何も起こりません。 一方、1秒間にフロントギア1回転分以上、例えば2回転分のスピードでペダルを踏んだ時、ギアは48×2=96個分の歯が進みタイヤが1秒間に6回転することになります。 タイヤが1秒間に3回転→6回転に増えると当然ながら速度も速くなりますが、ペダルをこいだ速度は1秒間に1回転→2回転に増えただけですので、質問者さんが感じられたような不思議な感じになるのです。 以上、長文失礼しました。

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自転車って、ペダルの回転速度(角速度)を、タイヤ後輪の回転速度に伝達するマシーン。タイアの半径とか直径ほぼ決まってる(車輪や、タイヤ(厚み)モデルとか、タイヤの空気圧いくつで、変わるけれど)ので、回転数がきまれば、一回転の長さも決まる。そのまま回転数が、その円周長に比例する速度になる。 早く踏めば、回転数おおくなり、円周長に比例して距離が長くなる。ペダル回転素は毎分何回転で測るのが普通だけど、時速換算は小学校の算数の問題かな? フロントギア(ペダルのついているギア)と、リアギア(後輪タイヤについているギア)の間を、チェーンという、滑らない伝達装置(ギア比によって決まる回転速度比を保って、正確に同期回転)で、忠実につたえるよくできたマシーンです。 一般自転車はフリーギアといって、後輪の回転数が高くなった場合に、ペダルは空回りします。ペダル踏むのやめても、慣性の法則で前進続けます。 ワイはへたれなので、急な坂登るのに、回転比1:1に近いベテランに馬鹿にされるようなギアを愛用してたりします。

余談ついでに。スピードメータついてたりするやろ。あれは、タイヤの回転数を計測するセンサがいて、これに、車輪の一回転の外周長かけて、スピード計算してます。 特殊な商品ですが、ペダルの回転数を計測して、これとスピードの比(タイヤの回転数計測から算出)を考えると、ギアの比がこれのはずだという計算で、複数有るギアのどれを使っているという表示してくれる物がありました。 変速機のワイヤの位置でギア比(というか、どのギアを使っている)を求めるという方が一般的なアクセサリかも。

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同じペースで漕いでいるだけでは速度は上がりません。 脚に力を込めてペダルを速く回そうとするから速度が上がるんです。 ジョギングをしている最中に、蹴り脚に力を入れて脚を速く動かすと速度が上がって速く走れます。 それと同じ事をしているだけで、蹴るのが地面ではなくてペダルになっただけです。

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人が体重移動しペダルをこぐ動作をするので機構によって位置のエネルギーが運動のエネルギーに変換されるからです。 こいで加速している動作の時ペダルを踏んで回そうとするとチェーンで力が伝わり、チェーン車の直径の比とタイヤの直径の関係からペダルの回転周速より早いタイヤの周速が得られます。 もちろんその比によって得られる速度は現在の速度を加速できるもので無ければなりません。 チェーンに張力が発生しないような低速でペダルを回しても加速はできません。