Tại sao khung và các bộ phận của xe đạp được làm bằng kết cấu ống?

Chúng ta biết rằng, khung tay lái và một số bộ phận khác của xe đạp được làm bằng ống thép rỗng ruột. Nhưng, bạn có biết tại sao người ta lại phải làm như vậy?

Nếu bạn đã từng quan sát lúa bạn sẽ thấy rằng, thân cây rỗng ruột, khi có gió to thổi tới, cây rạp xuống rồi lại đứng thẳng mà không bị gãy gập. Trong khi đó, những cành cây to hơn lại bị bẻ gãy. Tại sao lại như vậy? Nguyên nhân là do thân cây lúa với kết cấu rỗng ruột rất phù hợp với tính chất lực học chống biến dạng.

Những ống thép rỗng của khung xe đạp cũng có nguyên lý giống với thân cây lúa. Bây giờ chúng ta sẽ lấy gióng ngang của khung xe đạp làm ví dụ phân tích nguyên lý lực học của ống thép rỗng.

Khi có ngoại lực tác động vào gióng ngang, sẽ làm nảy sinh biến dạng cong. Bề mặt phía trên của gióng ngang lõm xuống, mặt phía dưới lại lồi ra còn chiều dài của gióng nằm trong trạng thái bị căng giãn. Do đó, nửa phần trên của gióng ngang có sự biến dạng do áp lực (có sự co ngắn chiều dài do ngoại lực); nửa phần gióng ngang bên dưới có sự biến dạng giãn (có sự kéo giãn chiều dài do ngoại lực), càng gần bề mặt trên hoặc dưới thì sự biến dạng càng lớn.

Nói cách khác, ở phần gióng ngang bị uốn cong tồn tại sự biến dạng không đồng đều. Sự biến dạng này đã làm xuất hiện ứng suất trực tiếp (ứng suất ép và ứng suất kéo), chính là mô men hồi lực chống uốn chống biến dạng của gióng ngang. Nó phát huy tác dụng cùng với mô men ngoài giữ cho gióng ngang cân bằng.

Những chỗ càng gần bề mặt trên và dưới của gióng ngang thì sự biến dạng và áp suất càng lớn. Nếu như diện tích của vật liệu và mặt cắt ngang tương đương nhau, vật liệu hình ống bền vững hơn vật liệu dạng đặc có cùng chiều dài. Do dạng ống có nhiều vật liệu được phân bố trên bề mặt hơn dạng kết cấu đặc nên khả năng chịu lực uốn cửa nó mạnh hơn ở kết cấu đặc.

Chính vì vậy, để làm giảm trọng lượng cửa khung xe, tiết kiệm vật liệu, người ta làm khung xe có kết cấu dạng ống, từ đó phát huy hiệu quả chống kéo và chống áp lực tốt nhất.

Thuốc nhuộm từ đâu mà có?

Từ thời xa xưa tổ tiên loài người đã biết dùng thuốc nhuộm để nhuộm quần áo. Từ hơn 2000 năm, vào thời Xuân Thu chiến quốc, người Trung Quốc đã biết...

Tầng khí quyển dày bao nhiêu?

Tầng khí quyển bao quanh Trái Đất, càng lên cao thì mật độ càng thưa loãng, và tiến dần vào trong không gian Vũ Trụ.

Vì sao biến tinh Zaofu được gọi là "thước đo trời"?

Năm 1784 Kutelik, nhà thiên văn nghiệp dư câm điếc người Anh lần đầu tiên phát hiện độ sáng của sao "Tiên Vương δ" liên tục biển đổi. Quan sát sâu...

Vì sao ở các thành phố công nghiệp lại có ô nhiễm quang hoá?

Vào năm 1943, ở thành phố Los Angeles của nước Mỹ bỗng nhiên có đám khói mù màu xanh nhạt bay chầm chậm trên bầu trời. Không ít cư dân trong thành phố...

10 hòn đảo lớn nhất thế giới

1. Greenland, Bắc Đại Tây Dương (Đan Mạch) 2.

Vì sao phải bảo tồn tính đa dạng của sinh vật?

Tính đa dạng của sinh vật là chỉ tính đa dạng di truyền, tính đa dạng loài vật và tính đa dạng sinh thái của thực vật, động vật, vi sinh vật. Bảo tồn...

Có phải mọi loại bánh xe đều là hình tròn không?

Chúng ta đã biết bánh xe thường có dạng hình tròn, vì vậy từ các điểm ở vành bánh xe đến tâm bánh xe có khoảng cách bằng nhau.

Vì sao người ta gọi polytetrafloetylen là "vua chất dẻo"?

Polytetrafloetylen là "kẻ sinh sau" trong thế giới các chất dẻo. Hợp chất này được chính thức sản xuất chỉ mới khoảng 30 năm trước đây.

Vì sao có thể lợi dụng thuỷ triều để phát điện?

Đại bộ phận điện ta dùng thường ngày là do các nhà máy nhiệt điện phát ra. Đó là nguồn điện dùng nhiên liệu để biến nước thành hơi làm quay tuabin...