¿Por qué es más fácil subir una cuesta con una marcha más baja?

Tanto en los automóviles como en las bicicletas, cuando estamos en una marcha más baja, la rueda motriz (la de las ruedas) tiene un radio mayor en comparación con cuando estamos en una marcha más alta.

Entonces, en una marcha más baja, la bicicleta / automóvil se movería menos en comparación con la marcha más alta para el mismo número. de revoluciones del motor.

Ahora mi pregunta es, ¿por qué ese hecho hace que sea más fácil subir una cuesta con una marcha más pequeña? Eso evita que se resbale? ¿Porque el torque aplicado es mayor? ¿O que?

¿Alguien puede explicar con un diagrama de cuerpo libre?

Se trata de poder. Las marchas más bajas requieren más revoluciones (y, por lo tanto, menos energía por revolución) para alcanzar la misma distancia. Por lo tanto, el requisito de energía es menor.

Respuestas (5)

La entrada de energía es aproximadamente constante (la de un automóvil está dictada por la potencia total del motor, mientras que para una bicicleta depende del usuario). El engranaje o herramientas similares ajustan la ventaja mecánica para que un engranaje bajo exprese la potencia del motor en fuerza en lugar de velocidad (recuerde que la potencia es fuerza por velocidad). En marchas más altas, la fuerza se cambia por velocidad.

Entonces, a velocidades más altas, la bicicleta resbalará cuesta arriba, pero a velocidades más bajas y más torque, ¿no es así? ¿Es por eso que usamos marchas más bajas? Para evitar resbalones?
suponiendo que tenga la fuerza para pedalear cuesta arriba con una relación de transmisión alta, podría ocurrir un deslizamiento. Pero, como un automóvil, es posible que ni siquiera comience a moverse (en un automóvil, el motor se apagaría o, si logra mantenerlo "vivo", podría quemarse). Entonces, en principio, puede comenzar a moverse cuesta arriba con una relación de transmisión baja y luego acelerar cuando sea necesario.

Tiene que ver con cómo se transmite el par desde el engranaje del pedal y el engranaje de la rueda. La cadena transmite la fuerza por igual, pero el cambio de radio produce un cambio de par.

Entonces, si la rueda y los engranajes de los pedales tienen un radio similar, el comportamiento es similar a andar en una monociclo: todo el par aplicado se transmite sin cambios.

El caso contrario es cuando el engranaje de la rueda es de menor radio: el par aplicado se reduce en la rueda.

Ahora, usted puede preguntarse: "Entonces, ¿cuál es el punto de tener engranajes que reducen el efecto de la fuerza aplicada?"

El caso es que ambos están unidos por la cadena, y esto también une las velocidades de rotación de los engranajes, por lo que si los engranajes tuvieran el mismo radio todo el tiempo, cuanto más rápido irías, tendrías que girar mucho más rápido, para aumentar. su velocidad lineal. Esta situación es mucho mejor cuando el radio de la rueda dentada es menor, ya que pequeños giros angulares en la pedalera, se multiplican y generan mayores revoluciones en la de menor tamaño. Por lo tanto, puede hacer que vaya más rápido manteniendo una rotación de pedal normal para usted.

Mira la imagen que ilustra τ 1 / r 1 = F 1 = F 2 = τ 2 / r 2 . Pero ten siempre presente que ω 1 = ω 2 .

Creo que deberíamos centrarnos en el aumento de la energía potencial dentro de nosotros durante la subida a través de una rampa. Por eso, cuando subimos ya sea en bicicleta o caminando, nos resulta un poco laborioso. Por lo tanto, tomar relaciones de transmisión más altas aumentará definitivamente la velocidad, pero requerirá más esfuerzo, lo que lo hará MÁS laborioso de lo habitual.

Estoy compartiendo un enlace de un video tutorial con una explicación numérica de cómo las relaciones de transmisión afectan la velocidad: haga
clic aquí para verlo.
NB-Se debe mantener lo mismo (marchas más bajas) cuando se conduce un vehículo de motor cuesta arriba. De lo contrario, el motor se puede parar o se pueden producir daños permanentes.

¡Hola Dwiparna Datta y bienvenido a Physics.SE! Si bien esto puede responder teóricamente a la pregunta, sería preferible incluir las partes esenciales de la respuesta aquí y proporcionar el enlace como referencia.

Aquí está mi respuesta. Creo que se explica por sí mismo lo suficiente:

ingrese la descripción de la imagen aquí ingrese la descripción de la imagen aquí ingrese la descripción de la imagen aquí

En la última oración debe haber una corrección menor: si alguien mantiene omega1 constante, entonces, a la misma velocidad, tiene que pedalear más rápido para poder mantener la misma potencia. Si alguien mantiene omega2 constante, entonces un alfa más grande significa menos velocidad de avance pero también menos potencia.

¡No te molestes en explicar el voto negativo en absoluto! Desearía que fuera obligatorio poner un comentario para votar negativamente.
su ecuación A, no parece tener sentido.
@BlackDagger La velocidad lineal de la cadena de la bicicleta es la misma en todas partes y es igual a la velocidad lineal de sus puntos de contacto con los dos engranajes, de lo contrario, se deslizaría sobre los engranajes. La velocidad lineal del punto de contacto en dos engranajes debe ser la misma. En la ecuación AI acaba de definir alfa como la relación de esos dos radios.
¿Por qué no es obligatorio dejar un comentario cuando algunas personas votan en contra? Esto simplemente me decepciona para contribuir a esta sección del sitio web.
Voté negativamente debido a la inserción de una imagen que hace referencia a su respuesta. Realmente deberías intentar responder usando LaTex.

Por CV y ​​par motor. Cuando está en una marcha baja, las rpm son más altas y los caballos de fuerza y ​​el par se activan a rpm más altas.

No está limitado a unos pocos caracteres aquí, se le permite escribir abreviaturas y explicar cosas en lugar de simplemente indicarlas.
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