كيفية اشتغال الدراجة الهوائية

العجلة اختراع قديم جدا (3000 سنة ق م) لكن سلف الدراجة الهوائية لم يظهر إلا سنة 1850. الدراجة دون دواسات ليس لها عجلة سلسلة ولا سلسلة ولا دواسات. أما الراكب فيدفع نفسه برجليه.

ظهرت الدراجة الهوائية العصرية مع دراجة "الأمان" سنة 1890، المزودة بنظام النقل التالي:

• دواستان تعملان على لف عجلة مسننة (عجلة سلسلة) منفصلة عن العجلة. حيث تدور الدواستان حسب مبدأ الرافعة.
• عجلة مسننة (المسننة) مثبتة على العجلة الخلفية.
• سلسلة تربط العجلة السلسلة بالمسننة وتنقل  مزدوجة القوة المطبقة على الدواستين إلى العجلة الخلفية.  

يلعب الفرق بين قطري العجلة السلسلة والمسننة دورا هاما في عمل الدراجة الهوائية. نسبة القطرين هذه (المساوية أيضا لنسبة عدد الأسنان) تدعى المستدارة. حيث يؤثر إيقاع الدواسات والمستدارة مباشرة على السرعة والطاقة المبذولة وأيضا على المسافة المقطوعة.    

أنقر على عجلة السلسلة أو على المسننة لتغيير عدد الأسنان.

قم بلف الدواسات أو راقب الإيقاع بواسطة المؤشر الانسيابي.

• فهم نظام النقل الميكانيكي لدى الدراجة الهوائية.
• تحديد الآلات البسيطة: رافعة (ملفاف)، تروس (بكرة).
• تعريف المصطلحات التقنية : مستدارة، وثيرة، تقدم، نسبة النقل وربط العلاقة بالتروس.
• تقديم مفهوم مزدوجة المقاومة.

تتميز الدراجة الهوائية بالخصائص التالية:

• قطر العجلات: 70 سم.
• ثلاث عجلات سلسلة: 20، 40، 52 سن.
• مسننتان : 12، 24 سن.

لهذه الدراجة الهوائية ست سرعات لأن هناك ست تأليفات للعجلة السلسلة والمسننة.

نسبة النقل هي خارج عدد أسنان المسننة على عدد أسنان عجلة السلسلة، أي مقلوب المستدارة:

عدد أسنان عجلة السلسلة / عدد أسنان المسننة = R

تتم مُقارنة نظام النقل هذا بتروس حيث تعمل السلسلة على جر، دون انزلاق، عجلتين مسننتين (أنظر كذلك متحركة التروس).

في ما يخص نظام "الدراجة"، فنسبة النقل توافق المكسب المحصل عليه من خارج مقدارات المخرجات (المسننة) و المدخلات (عجلة السلسلة). وهو يوافق كذلك خارج عدد دورات العجلة على عدد لفات الدواسات. إذ كلما كانت نسبة النقل كبيرة كلما دارت العجلات أسرع.

فلو كان لعجلة السلسلة والمسننة نفس القطر، أي نفس عدد الأسنان (مستدارة = 1)، لكانت العجلة الخلفية تدور بنفس الوتيرة بالضبط مع الدواسات. وقد تقابل لفة الدواسة دورة للعجلة. لكن القطران غير متساويين:

• إما المسننة أكبر من عجلة السلسلة (مستدارة > 1). حيث تدور العجلة أقل من دورة واحدة حين تلف الدواسات لفة كاملة.
• وإما المسننة أصغر من عجلة السلسلة (مستدارة < 1). حيث تدور العجلة أكثر من دورة واحدة حين تلف الدواسات لفة كاملة.

هكذا، فكلما كانت المستدارة كبيرة كلما كانت المسافة المقطوعة بلفة واحدة للدواسات كبيرة. وتدعى هذه المسافة التقدم. فللإسراع، من الأفضل اختيار مستدارة كبيرة. غير أن مزدوجة المقاومة تكون أكثر شدة والدراجي يتعب بسرعة كبيرة، خصوصا عند الارتفاع.

بتغيير المستدارة، يقوم الدراجي بتعديل جهده ليناسب الطريق ولياقته البدنية.