자전거의 변속기와 브레이크는 어떻게 작동하나요?
개인적으로 자전거를 좋아하는데 문득 자전거를 탈때 변속기와 브레이크는 어떤 기계공학적 원리로 작동하게 되는지 궁금합니다. 쉽게 알려주시면 감사하겠습니다!
5개의 답변이 있어요!안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
자전거의 변속은 크게 변속레버, 변속케이블, 변속기로 이루어집니다.
변속레버를 작동시키면 변속레버와 변속기에 연결된 변속케이블이 당겨지거나 이완되며 변속이 이루어지는 방식이며, 기본적으로 자전거 변속장치는 '변속 레버'와 '변속 장치'로 이루어져 있습니다.
레버를 움직이면 드레일러가 위 아래로 움직이지만, 이 상태가 변속이 된 건 아니며 자전거의 체인이 옮겨갈 수 있도록 철길의 레인처럼 길만 만든 것이며 페달을 밟으면 체인이 찰칵하면서 드레일러를 따라 이동합니다.
그리고 자전거는 바퀴를 정지시켜 마찰력을 얻어내는 제동방식을 씁니다.
전륜과 후륜 사이에 무게중심이 있기 때문에 정지시 전륜 쪽에 무게가 더 많이 실리게 됩니다. 따라서 자연스럽게 후륜은 '감속', 전륜은 '정지' 역할을 하게 됩니다.
가장 많이 사용하는 기계식 디스크브레이크는 선을 와이어로 동작하며 케이블이 작동부를 당기면 작동부에 연결된 피스톤을 회전시키고, 회전과 동시에 피스톤 홈 경사면의 깊은 부분에 있던 베어링이 얕은 부분을 타게 됩니다. 이로 인해 피스톤이 좌/우로 벌어지면서 패드를 로터 쪽으로 밀어내면서 제동이 시작됩니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
자전거의 변속기는 기어들을 조절하여 페달의 회전수에 따라서 자전거의 주행 저항과 힘을 조절합니다. 일반적으로 자전거는 여러 개의 기어를 가지고 있으며, 이를 선택함으로써 페달을 돌릴 때 필요한 노력을 조절할 수 있습니다. 변속기는 주로 뒷바퀴와 연결된 후면 디레일러와, 크랭크셋과 연결된 전면 디레일러로 구성되어 있습니다. 변속기를 조작하여 기어를 변경하면 연결된 체인이 알맞은 기어로 이동하게 되어서 회전수에 맞춰 페달을 돌릴 수 있습니다.휴식 브레이크는 휠의 테두리에 마찰을 가해 멈추는 방식으로 작동합니다. 브레이크 레버를 당기면 브레이크 패드가 휠의 테두리에 가해지고 마찰을 생성하여 자전거를 멈추게 합니다.디스크 브레이크는 휠 허브에 부착된 로터를 회전시켜 멈추는 방식으로 작동합니다. 브레이크 레버를 당기면 브레이크 캘리퍼가 로터를 압착하여 마찰을 생성하여 자전거를 멈추게 합니다. 디스크 브레이크는 휴식 브레이크에 비해 더 큰 제동력과 안정성을 제공합니다.
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.
변속기는 기어체인지를 통해 더 높은 기어나 낮은 기어로 옮김으로써 변속하고 브레이크는 앞, 뒤에 있어 바퀴자체를 잡아 감속하는 방식입니다.
안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.
자동차의 변속기는 엔진과 바퀴의 적절한 속도를 맞춰 효율적 운행을 위한 속도제어 장치이죠. 즉 변속기를 통해 일정속도 구간에서 속도를 효율적으로 구현하는거죠.
자동차의 제동제동장치는 즉 브레이크는 자동차를 원하는 시기에 세울 수 있게 하는 것이고, 원리는 파스칼의 원리입니다.
파스칼의 원리는 인터넷에 자세히 나와요.
감사합니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
자전거 변속기는 지렛대의 원리를 이용하여 작동합니다. 변속 레버를 당기면, 지렛대가 움직이면서 체인을 움직입니다. 체인이 움직이면, 크랭크와 바퀴의 연결이 달라지면서 기어비가 변경됩니다. 기어비가 변경되면, 페달을 밟는 힘에 따라 바퀴가 회전하는 속도가 달라집니다.
자전거 브레이크는 마찰의 원리를 이용하여 작동합니다. 브레이크 레버를 당기면, 브레이크 케이블이 움직이면서 브레이크 패드가 바퀴를 누릅니다. 브레이크 패드가 바퀴를 누르면, 마찰력이 발생하여 바퀴가 느려지거나 멈춥니다.
