Раньше, когда колесо только изобрели, его делали из круглого спила дерева. Или сколачивая много досок вместе и сильно их укрепляя. В любом случае конструкция получалась большой, крепкой и тяжелой, ведь она передает на землю вес, который вы навалили на телегу. Двигалось все это надежно, но медленно и тяжело.
Потом изобрели обод и спицы, и колеса стали намного-намного легче. Круглый обод катился по земле, с осью он соединялся спицами. Ось давила на спицы, спицы давили на обод, обод на землю. Колеса крутятся, доставка мутится ))
Казалось бы с тех пор ничего не изменилось. Спицы - есть, обод - есть. Но кардинально изменилась сама ИДЕЯ работы колеса. Например - велосипедного.
По-прежнему осталась несущая рама, на которую мы что-то кладем. Тяжелые пушки и броню в случае с танками, всякую хрень в случае с автотехникой. Свой собственный зад в случае с велосипедом, на котором я сейчас катаюсь и все это пишу)))
Рама давит на ось. Как бы это яснее выразить.. Ось общая у рамы и колеса. Поэтому рама давит на ось, которая крутится - и все это едет. А на что давит ось? И вот тут и начинается самое интересное!
В телегах ось давила и передавала вес рамы на толстые, мощные, крепкие ступицы. Конечно, только на те, что ниже оси, которые к земле. Те, которые выше оси - болтались свободно, без нагрузки, и ждали своей очереди поработать, когда колесо повернется. Так и работало колесо: верхние спицы свободны, а под нагрузкой только те, что внизу. Колесо едет, крутится, и нижние спицы по очереди меняются местами с верхними.
Но все равно, вес всей телеги на одну спицу - это слишком тяжело. Поэтому спиц должно быть много, их не может быть, скажем, три. Ну только если они из современных супер-пупер жестких материалов. Но по классике спиц много: чтобы несколько из них всегда были внизу, распределяли вес между собой и передавали нагрузку на обод и дальше, на землю.
Любой, кто держал в руках велосипедные спицы, эти тоненькие липездрючки, понимает, что давить на них нельзя. Они просто согнутся! Девушки могут попробовать всем своим весом налечь на вязальные спицы и посмотреть, что с ними будет. А велосипедные еще тоньше вязальных! Однако именно они выдерживают полный вес велосипедриста. Как же так???
Согнуть спицу давлением - оно, конечно, легко. Но если вы попробуете взяться за концы спицы и растянуть ее в длину - у вас ничего не получится. За вязальную спицу крепко взяться не так-то просто, а вот у велосипедной на одном конце крючок, а на втором - винтик с гаечкой. Беритесь, тяните спицу в разные стороны - она окажется совершенно равнодушной к вашим вздувшимся мускулам.
Это единственное направление, в котором спицы оказывают сильное сопротивление: они не растягиваются в длину, не становятся длиннее и при этом не деформируются.
Именно на этом основана легкость и прочность велосипедных колес. Работают не спицы, что внизу, а те, что вверху. Нижние в велике болтаются вообще без всякого напряжения, а те, что вверху - растягиваются между ободом и осью. Мы едем, по сути, подвешенными на спицах!
Блин, споткнулся о корень, чуть не упал с велика))
Это была очень классная идея: заставить спицы между осью и ободом работать не на сжатие, а на растяжение. Не сжимать весом велосипедиста нижние, а растягивать верхние. Теперь спицы можно делать не толстыми и крепкими, а тонкими и легкими, и колеса получаются тонкими и легкими, а значит можно ехать быстро и легко )) А чтобы спицы не растягивались, их делают стальными. Веревки тут, кстати, тоже сгодились бы. но только такие, которые не растягиваются: такие модели велосипедных колес постоянно пытаются разработать: вместо спиц - ткань или фольга.
Правда, представить это сложновато с непривычки )) Вес давит на раму. рама на ось, а ось висит на верхних спицах обода. Обод передает усилие через весь свой "круг", он тоже стальной - и давит на землю. Конструкция вроде бы хлипкая, но тут все держится очень крепко за счет того, что обод - тоже очень жесткий. Стальные спицы натянуты туго и тянут обод к центру. Обод жесткий, куда ему деться? И он жестко зафиксирован, натянут. Это в свободном положении. А при езде - на верхние спицы приходится еще и вес велосипедиста и натягивает их еще сильнее.
Проверить это, кстати, очень легко. Одному сесть на велик, второму попробовать подергать нижние спицы - они будут слегка болтаться, изгибаться. А верхние, которые натянет вес тушки велосипедиста - болтаться не будут, они будут жестко натянуты.
____________________
Текст: авторский.
Фото и рисунки: из открытых источников в интернете.
Ставьте лайк и подпишитесь, это большая помощь в развитии канала. Спасибо за просмотр!