Odstředivá síla

Odstředivá síla – část 1.

Myslím, že je to právě odstředivá síla nebo spíš souboj s odstředivou silou co mě tak fascinuje na průjezdu zatáčkou. A může to být na motorce, na lyžích, snowboardu, bruslích nebo na kole, pořád je to obrovsky vzrušující.  Tuším, kde by to mohlo mít pramen 😉

Uvařte si kafe, dneska to bude malinko delší …

Centrifuga

Centrifuga byla mojí nejoblíbenější pouťovou atrakcí od chvíle, kdy jsem se v ní poprvé svezl. Těch několik desítek vteřin, kdy je vozík pod náporem odstředivé síly vykloněn ze svislé polohy, připomíná jízdu dlouhou zatáčkou na motorce tak věrně, že bujnou fantazii můžete klidně zapomenout doma…

Tahem zapni

… netrpělivě zírám skrz tetované prsty ruky otráveně zavěšené na ovladači třífázového stykače a soustředěně hypnotizuji nápis – TAHEM ZAPNI.

Těším se mnohem víc, než abych si dovolil přiznat, že laminátová sedačka pode mnou v tomhle mrazivém odpoledni neskutečně studí a odpočítáváním zkouším trefit okamžik startu. Vzpomínám si na chvilkový pocit zklamání z prvních několika otáček mojí vůbec první jízdy. Naděje, kterou jsem tehdy v momentě nechal sežrat nedočkavostí, mi obratem udělila lekci. Všechno má svůj čas.

Nepříjemně ledový kompozit, kterého se mi až dosud úspěšně dařilo sotva dotýkat, náhle pomalu ožívá a nezadržitelnou progresivní tendencí tlačit se mi k tělu, mi vrací blažený úsměv.

1;  1,2;  1,5g …rostoucí obvodová rychlost nesmlouvavě vychyluje gondolu z vertikály a dominantně vystavuje jediný čep zavěšení náročnější části jeho úkolu.

2,2;  3,0g … ve vozíku usazeném v přesné horizontále, odstředivou silou pevně spojený s gondolou v jediné nehomogenní těleso, zkouším ze všech sil pohnout ztěžklými končetinami, do kterých se mi dočasně hrne krev.

4g… rameno centrifugy otáčí vodorovný kolotoč gondol do svisle běžícího kruhu. Mám pocit, že stále zrychlujeme. Vnímám tíhu mimických svalů, které se mi snaží přesunout na prsa, a prosím vesmír, aby na chvíli zpomalil čas. Silná vlna adrenalinu mi zaplavuje celé tělo. Prostě boží!

Vystupuji mátožným krokem a cestou k pokladně probírám zásobu mincí v peněžence. OK, to dá. Jedu ještě jednou!

Z Kochánek

Ať už na motorce jedete jako „z Kochánek“ nebo, jak František Šťastný říkal poté, co v roce 1961 vyhrál na Jawě 350 Grand Prix Německa na Hockenheimringu průměrnou rychlostí 185km/h, jako „svižný turista“, pořád je to více či méně o překonávání vnějších sil.

Ostatně celý život se skládá z nepřetržité řady okamžiků, kdy více či méně čelíme nějakým silám, ať už jsou ty síly uvnitř nebo vně. Je to ale vymyšlené tak šikovně, že za každou překážkou čeká radost z vítězství. A ať už je to vítězství jakkoli malé, radost z něj může být jakkoli velká ;-). A to je hezký!

P.R.D.

Setrvačnost a odstředivá síla jsou přesně ti soupeři, kterým se při jízdě na motorce záměrně stavíme čelem, abychom se následně bavili výsledkem…

Zajímavé, odstředivá síla je možná jediný soupeř, kterého vlastně nechceme překonat, ale pouze se mu vyrovnat. Jakoby rovnováha byla tím nejdůležitějším zákonem vesmíru.

… jenomže někdy, nezávisle na naší vůli, stojí ten výsledek za prd.

Jako např., když mě na zatáčkovité trati vypráší kluk na malém, sotva 20-ti koňovém, motardu na uzoučkých gumách. To už je sakra důvod k zamyšlení. A když alibisticky odmítnu přijmout vysvětlení, že je to rukama, nezbude mi nic jiného než se zkusit chytit fyziky. A dost možná, že na konci zjistím, že tím jediným, kdo potřebuje velkou a extrémně výkonnou motorku, je pouze moje vlastní ego.

150 vs 200

Pokud jde o dynamiku jízdy, tedy konkrétně o zrychlení a zpomalení, je přímá závislost těchto veličin na hmotnosti soustavy motorka/jezdec každému zřejmá. Je jasné, že zrychlit 200kg  bude úkol těžší, než zrychlit těch kilo jenom 150. Jak je to ale při průjezdu zatáčkou? Co tady udělají ta kila navíc? Jaký vliv má poloha těžiště? A co třeba taková šířka pneumatik?

Hm, … ? Zkusme to prozkoumat.

Víme, že hmotnost soustavy motorka/jezdec lze vyjádřit jediným hmotným bodem, kterému říkáme těžiště, a že těžiště je bod, na který působí tíhová i odstředivá síla. To nás zajímá.

Důležité je, že poloha těžiště soustavy motorka/jezdec je zásadně ovlivněna pozicí těla jezdce vůči těžišti samotné motorky, a to ve všech třech rovinách. Tedy ve směru zepředu – dozadu, zprava – doleva a nahoru – dolu.

Je zřejmé, že ovlivnit polohou těla pozici těžiště celé soustavy motorka/jezdec je tím snazší, čím lehčí je samotná motorka a čím těžší je samotný jezdec.

Z pohledu ovlivnění těžiště soustavy, má tedy Dani Pedrosa na GP motorce se svými 158cm výšky a ± 50-ti kg váhy mnohem těžší práci, než takový Loris Baz, který měří 191cm a váží 79kg.

Budeme předpokládat, že těžiště motorky leží přesně v její ose, což není nijak vzdálené realitě a zanedbáme ostatní možné vlivy, jako např. boční vítr nebo boční sklon vozovky. V přímé jízdě s tělem jezdce a tedy i těžištěm soustavy přesně v ose motorky působí tíhová síla F_T na soustavu také přesně v ose motorky. Velikost odstředivé síly se nyní rovná nule. Obr. 1

Vzorec pro výpočet tíhové síly F_T je hodně provařený:

F_T=m.g [N]

kde

g je tíhové zrychlení 9,81 m/s²

m je hmotnost tělesa [kg]

Kdyby se jezdec v přímé jízdě vyklonil z osy motorky, musel by kvůli zachování rovnováhy změnu polohy těžiště soustavy korigovat odkloněním motorky ze svislé podélné roviny (souvislost této věty s průjezdem zatáčkou se vyjasní později). Obr. 2

Obr. 2 Když se jezdec v ustálené přímé jízdě (na soustavu působí pouze tíhová síla) vykloní mimo osu motorky, musí korigovat změnu polohy těžiště soustavy odkloněním motorky od svislé osy – rovnováha nastane, když tíhová síla míří do středu styčné plochy pneumatiky s vozovkou.

Je známá věc, že odstředivá síla vzniká pohybem tělesa (hmotného bodu) po nějaké křivce, a že vzorec pro výpočet odstředivé síly F_O je:

F_O=m.v²/r [N]

kde

r je poloměr křivky (v našem případě poloměr zatáčky) [m]

v je obvodová rychlost [m/s]

m je hmotnost tělesa [kg]

Tento vzorec nám připomíná, že odstředivá síla působící na těleso pohybující se po křivce je tím větší, čím větší hmotnost „m“ těleso má, čím větší obvodovou rychlostí „v“ se těleso pohybuje a čím menší je poloměr „r“ zakřivení dráhy, po které se těleso pohybuje.

Aby v zatáčce jezdec vyrovnal vliv odstředivé síly F_O, musí přemístit těžiště soustavy (akce, která se děje automaticky bez vědomého přemýšlení). To, co k vyvážení odstředivé síly jezdec využívá, je tíhová síla F_T. Obr. 3

Obr. 3 V tuto chvíli jede jezdec stále „na turistu“ a drží tělo v ose motorky.

Tíhová a odstředivá síla jsou v rovnováze, když výslednice F_V těchto sil leží na spojnici těžiště a středu styčné plochy pneumatiky s vozovkou. Obr. 4.1

Obr. 4.1  Tíhová a odstředivá síla jsou v rovnováze, když výslednice F_V těchto sil leží na spojnici těžiště a středu styčné plochy pneumatiky s vozovkou.

Jinak řečeno, k vyvážení sil dojde, když složky tíhové a odstředivé síly kolmé na spojnici těžiště a středu styčné plochy pneumatiky s vozovkou jsou stejné. Obr. 4.2

Obr. 4.2  Tíhová a odstředivá síla jsou v rovnováze, když složky tíhové a odstředivé síly kolmé na spojnici těžiště a středu styčné plochy pneumatiky s vozovkou jsou stejné.

Zůstaňte naladěni, pokračovat budeme už za týden!

FULL KnédL FOREVER 😉

White Stripes, Ball and Biscuit – jeden španěl tvrdí, že „Orgasmo de guitarra“. Jestli si to dobře překládám, tak mu dávám za pravdu.

Honza Sklenář