Misura della lunghezza di una pedalata
QUESITO
Un ciclista percorre una strada in pianura, e fermo ad un punto vuole calcolare la lunghezza delle pedalate che sta eseguendo.
ciclista
1. ANALIZZARE
Stabilisci quali sono i dati di cui hai bisogno ed effettua una ricerca per raccoglierli.
Individua un sistema di riferimento appropriato e scegli l'incognita.
Calcolare il rapporto di Trasmissione tra le due ruote.
2. SVILUPPARE IL PROCEDIMENTO RISOLUTIVO
Indicando con r il raggio della ruota posteriore, la sua velocità periferica v è data
dalla relazione:
v = 2 π r fp = 2 π r fc τ
Moltiplicando la precedente relazione per il periodo di rotazione della corona Tc (cioè considerando il tempo relativo ad una pedalata) si può calcolare lo spazio percorso dal bordo della ruota per ogni giro completo di pedale: s = v Tc = 2 πr fc Tc τ
essendo fc Tc = 1 si ottiene s = 2 π r τ
Tale spazio , chiamato sviluppo,indica anche la distanza percorsa sulla strada ad ogni giro di pedale, e può essere calcolato semplicemente moltiplicando la circonferenza della ruota posteriore (2πr) per il rapporto di trasmissione τ.
3. INTERPRETARE, RAPPRESENTARE ED ELABORARE I DATI
esamina i dati nell'ipotesi che il rapporto di trasmissione vari.
rappresenta graficamente lo spazio in funzione del rapporto di trasmissione.
Elaborare i dati considerando una diminuzione o aumento del rapporto di trasmissione.
Ragioniamo sul problema
Prova ora a rispondere alle seguenti domande.
ANALIZZARE/ARGOMENTARE
Diminuendo il rapporto di trasmissione si diminuisce lo spazio percorso dalla bicicletta con una pedalata e anche la spinta necessaria per far compiere ai pedali un giro completo. Come puoi avere la velocità?
ANALIZZARE/ARGOMENTARE
Della domanda precedente Spieghiamolo dal punto di vista fisico.
Quali grandezze fisiche consideri?...
__________________________________________________________________________________________________________________
ANALIZZARE/ARGOMENTARE
Maggiore potenza = maggiore velocità?
Considerando che il ciclista è in pianura in che modo gioca il peso?
Quali altre resistenze incontra il ciclista?
ANALIZZARE/ELABORARE
Quando la forza motrice supera le resistenze passive , come cambia il moto della bicicletta?
ANALIZZARE/ELBORARE
Quale relazione intercorre tra la massa dell’insieme ciclista + bicicletta e la risultante delle forze applicate?
ANALIZZARE/ARGOMENTARE
LEGGI FISICHE
Velocità periferica (tangenziale) del moto circolare uniforme : v = 2πr / T = 2πrf
Velocità angolare: ω = ∆θ /∆t ; per un giro completo θ = 2π rad ω = 2π / T = 2πf
Momento di una forza rispetto ad un punto: M = r x F
Potenza nel moto rotatorio : W =∆L / ∆t = M ∆θ /∆t = M ω