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.
Chia sẻ cho bạn bè 💌
Bé khám phá thêm 💡

Tại sao phải dùng mạng Internet?
Mạng Internet phát triển từ đất nước Mĩ, giờ đây nó đã trở thành mạng có phạm vi toàn cầu. Mạng Internet tuy là mạng máy tính lớn nhất thế giới hiện nay, nhưn…

Tại sao động vật có thể tồn tại được trong sa mạc?
Trong ấn tượng của chúng ta, sa mạc là một mảnh đất rất cằn cỗi, đặc trưng chủ yếu nhất của nó chính là thiếu nước Trên Truyện cổ tích bạn có thể đọc và nghe…

Ô tô dùng nitơ lỏng làm nguồn năng lượng có lợi gì?
Mọi người đều biết, các ô tô mà chúng ta thấy trên đường cái, hầu như đều chỉ dùng nguồn năng lượng bằng xăng hoặc dầu điêzen. Tuy nhiên, các nguồn năng lượng…

Vì sao tập dưỡng sinh được mọi người hoan nghênh?
Trong các loại vận động để tăng cường sức khoẻ, các hoạt động dưỡng sinh, điều hoà, được mọi người đặc biệt hoan nghênh trong trào lưu chung. Trong tiếng nhạc…

Đường cao tốc tự động có gì đặc biệt?
Giả sử bạn nhìn thấy một người lái xe ngồi trong ô tô mà không cần làm gì cả, ô tô vẫn cứ chạy đến nơi mà anh ta muốn, bạn sẽ khẳng định rằng đó là một cảnh t…

Vì sao màu nước nơi sông và biển giao nhau lại có sự khác biệt rõ rệt?
Cư dân đánh bắt cá dọc theo bờ biển Trung Quốc thường có thể dựa vào sự biến đổi rõ rệt về màu nước để biết vị trí di chuyển của cá. Đặc biệt là vùng cửa sông…
