Το Ποδήλατο. Γεροβασίλης Μάριος. Μαθητής Β2 Γυμνασίου, Ελληνικό Κολλέγιο Θεσσαλονίκης. Επιβλέπων Καθηγητής: Κωνσταντίνος Παρασκευόπουλος

Transcript

1 Το Ποδήλατο Γεροβασίλης Μάριος Μαθητής Β2 Γυμνασίου, Ελληνικό Κολλέγιο Θεσσαλονίκης Επιβλέπων Καθηγητής: Κωνσταντίνος Παρασκευόπουλος Καθηγητής Πληροφορικής Ελληνικού Κολλεγίου Θεσσαλονίκης Περίληψη Ένα επίτευγμα της τεχνολογίας που συσχετίζεται με τις μεταφορές είναι το ποδήλατο. Ποδήλατο ονομάζεται το δίτροχο όχημα που κινείται καθώς ο αναβάτης του χρησιμοποιεί τη μυκή δύναμη των ποδιών του. Αποτελεί ένα ιδιαίτερο διαδεδομένο μεταφορικό μέσο, ο αριθμός των ποδηλάτων του πλανήτη στις μέρες μας υπολογίζεται ότι ξεπερνά το ένα δισεκατομμύριο. Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του ποδηλάτου αποτελεί η δυνατότητα του να ανταποκρίνεται σε αρκετά διαφορετικές απαιτήσεις όπως η μετακίνηση, η άθληση, ή ψυχαγωγία. Στην συγκεκριμένη εργασία αρχικά θα αναφερθούμε στον τομέα των μεταφορών που μέλος του είναι το ποδήλατο. Στη συνέχεια θα περιγράψουμε το αντικείμενο, τα μέρη από τα οποία αποτελείται και τις λειτουργίες του. Επίσης θα επισημάνουμε την ιστορική εξέλιξη του ποδηλάτου, την χρησιμότητά του για τον άνθρωπο και την κοινωνία. Τέλος θα αναφερθούμε στις πηγές της εργασίας μας. Ανάλυση και περιγραφή της γενικής τεχνολογικής ενότητας στην οποία ανήκει το έργο Μεταφορές Μεταφορά ονομάζεται γενικά η μετακίνηση επιβατών και διακίνηση φορείων από έναν τόπο σε άλλον. Συνήθως η μετακίνηση γίνεται έναντι κάποιας αμοιβής που ονομάζεται εισητήριο η κόμιστρο ναύλος αντίστοιχα. Συνεπώς οι μεταφορές στη προκειμένη περίπτωση αποτελούν εμπορικές πράξεις. Οι μεταφορικές αποτελούν σημαντικό τομέα και παράγοντα ανάπτυξης μιας εθνικής οικονομία. Ανάλογα του χώρου που διενεργούνται αυτές διακρίνονται σε χερσαίες, θαλάσσιες και αεροπορικές μεταφορές. Απαραίτητη προϋπόθεση ανάπτυξης μεταφορών είναι η ύπαρξη υποδομών, χερσαίου, θαλάσσιου και αεροπορικού δικτύου, η ύπαρξη ικανού αριθμών μέσων μεταφοράς (οχήματα μεταφορών, σιδηρόδρομοι, πλοία, αεροπλάνα, ελικόπτερα κτλ.) καθώς και αντίστοιχη τεχνική και διοικητική υποδομή υποστήριξης αυτών. Ας σημειωθεί ότι οι ταχυδρομικές υπηρεσίες κατατάσσονται στις μεταφορές ενώ οι τηλεπικοινωνίες αποτελούν σημαντική υποδομή αυτών. Παραδείγματα:

2 πλοίο, υποβρύχιο, αεροπλάνο, ελικόπτερο, αυτοκίνητο, μοτοσικλέτα, ποδήλατο, τρένο, μετρο, τραμ, ιστιοφόρο, λεωφορείο, διαστημόπλοιο, πατίνι, αερόστατο, τρόλεϊ, φέριμποτ, πύραυλος, αεροσκάφος, σιδηρόδρομος, rollers, βάρκα, φορτηγό, ιπτάμενο δελφίνι, jet ski, τελεφερίκ, skateboard, καΐκι. Η ιστορία των μεταφορών είναι συνυφασμένη με την ύπαρξη της ανθρώπινης ζωής. Ο πρωτόγονος άνθρωπος μετακινούνταν βαδίζοντας σε αναζήτηση τροφής ή από περιέργεια να γνωρίσει το περιβάλλον του, ή ακόμα και για την προστασία του από διάφορους κινδύνους. Γρήγορα όμως κατάλαβε ότι οι φυσικές του αντοχές για να διανύει μεγάλες αποστάσεις ήταν περιορισμένες. Οι αδυναμίες αυτές οδήγησαν τον άνθρωπο σε αναζήτηση διαφόρων μέσων μεταφοράς όσο για τον ίδιο όσο και για τα αγαθά του, ξεκινώντας αρχικά τη χρησιμοποίηση ζώων στη ξηρά και από το πρωτόγονο μονόξυλο στις λίμνες και στους ποταμούς βγήκε στη θάλασσα. Έτσι παράλληλα με τις καταπληκτικές του εφευρέσεις έφθασε από τον τροχό, το κουπί, το πανί και τον ατμό στους σύγχρονους αεροστρόβιλους των εξελιγμένων σύγχρονων μέσων μεταφορών. Τα σύγχρονα μέσα μεταφοράς χρησιμοποιούν την μυική ενέργεια (π.χ. ποδήλατο) την αιολική ενέργεια (π.χ. ιστιοφόρα) την θερμική ενέργεια από κατανάλωση καυσίμων που μετατρέπεται σε μηχανή (π.χ. αυτοκίνητα, αεροπλάνα, τρένα). Το ποδήλατο ως οικονομικό, καθαρό και υγιεινό μέσο μεταφοράς αποτελεί μια γρήγορη και οικονομική λύση, στα δύο σημαντικότερα προβλήματα των σύγχρονών πόλεων, το κυκλοφοριακό και το πρόβλημα της ρύπανσης, χωρίς να ξεχνάμε ότι ταυτόχρονα γυμνάζει τον οργανισμό και βοηθά στην καταπολέμηση του άγχους. Περιγραφή του αντικειμένου μελέτης ( ποδήλατο ) Ποδήλατο. Όχημα με δύο τροχούς ίσης διαμέτρου, εφοδιασμένους με ελαστικά και τοποθετημένους σε μεταλλικό πλαίσιο. Το ποδήλατο κινείται από την μυική δύναμη των ποδιών του ατόμου το οποίο το χρησιμοποιεί και το οποίο κάθεται ιππαστί στην κατάλληλη θέση η δύναμη προωθήσεως μεταδίδεται στον οπίσθιο τροχό δια μίας αλυσίδας, που κινείται δια δύο οδοντωτών τροχών διαφορετικής ακτίνας, ο μεγαλύτερος από τους οποίους είναι εφοδιασμένος με ποδομοχλούς (πεντάλ). Η αλλαγή διευθύνσεως επιτυγχάνεται δια της κινήσεως ενός πηδαλίου που είναι σταθερά συνδεδεμένο με την κινητή εμπρόσθια περόνη η οποία στηρίζει τον εμπρόσθιο τροχό. Το τιμόνι έχει δύο λαβές, στην μία από τις οποίες βρίσκεται ο μοχλός του φρένου. Το κάθισμα του αναβάτη βρίσκεται λίγο ψηλότερα από το τιμόνι, έτσι ώστε ο αναβάτης να κλείνει ελαφρά μπροστά. Με τη στάση αυτή πετυχένεται καλύτερη κατανομή του βάρους μεγαλύτερη ταχύτητα και λιγότερη κόπωση. Ανάλογα με την χρήση για την οποία προορίζονται, τα ποδήλατα κατασκευάζονται σε διάφορες διαστάσεις και βάρη: τα χρησιμοποιούμενα για βαριές εργασίες ζυγίζουν πάνω από 15 κιλά, τα ποδήλατα τουρισμού ζυγίζουν περίπου 15 κιλά και τα ποδήλατα αγώνων από 6 εώς 11 κιλά. Το σύγχρονο ποδήλατο αποτελείται από τα εξής μέρη: 1) το πλαίσιο 2) δύο σιδερένιους ακτινωτούς τροχούς με ίσο μέγεθος, τον οποίον η περιφέρεια καλύπτεται από φουσκωμένο

3 ελαστικό 3) το σύστημα μετάδοσης της κίνησης 4) το τιμόνι που ενεργεί στον μπροστινό τροχό και 5) το φρένο 6) το κάθισμα του αναβάτη που λέγεται σέλα. Ιστορική εξέλιξη του Ποδηλάτου

4 Δεν υπάρχει συγκεκριμένη χρονολογία στην οποία να αποδίδεται η εφεύρεση του ποδηλάτου, επομένως ούτε συγκεκριμένος εφευρέτης αυτού. Πολύ πριν την εμφάνιση κάποιας κατασκευής παρόμοιας με ένα τυπικό σύγχρονο ποδήλατο, έχει καταγραφεί ένα ποικίλο φάσμα οχημάτων που εκμεταλλεύονταν μόνο τη μυική δύναμη του αναβάτη τους. Μία από τις κατασκευές αυτές, που από πολλούς θεωρείται ο πρόγονος του ποδηλάτου, ήταν η draisienne. H draisienne κατασκευάστηκε από τον Γερμανό βαρόνο Καρλ Φον Ντράις, το 1817 (η ονομασία draisienne αποτελεί γαλλική απόδοση του ονόματος του κατασκευαστή της). Η draisienne ήταν σχεδόν εξ ολοκλήρου κατασκευασμένη από ξύλο. Μη διαθέτοντας πετάλια, ο αναβάτης την έθετε σε κίνηση σπρώχνοντας τα πόδια του προς τα πίσω. Η κατασκευή του Φον Ντράις έγινε γνωστή και ως hobby-horse, αντανακλώντας την πεποίθηση των οπαδών της ότι θα αντικαθιστούσε το βασικό μεταφορικό μέσο του 19 ου αιώνα, το άλογο. Το 1839 ο Σκοτσέζος σιδηρουργός Κιρκπάτρικ Μακμίλαν σχεδιάζει την velocipede. Ο Μακμίλαν βελτίωσε την κατασκευή του Φον Ντράις, εισάγοντας την χρήση των πεταλίων, συνδεδεμένων με ράβδους με τον οπίσθιο τροχό. Με αυτό τον τρόπο, ο αναβάτης δεν ήταν πλέον αναγκασμένος να φέρνει τα πόδια του σε επαφή με το έδαφος, κάτι που περιόρισε σημαντικά την ταχύτητα του οχήματος. Είκοσι χρόνια αργότερα, το 1860, ο Γάλλος Πιέρ Μισώ αλλάζει το σχέδιο της velocipede, συνδέοντας τα πετάλια απευθείας με τον μπροστινό τροχό. Αργότερα, ο Μισώ θα εισάγει την χρήση συμπαγούς καουτσούκ στους τροχούς, δείχνοντας ουσιαστικά το δρόμο προς τα γνωστά στις μέρες μας λάστιχα. Το 1870 οι Βρετανοί Τζέιμς Στάρλευ και Γουίλλιαμ Χίλμαν σχεδιάζουν ένα ποδήλατο με αρκετά μεγαλύτερο μπροστινό τροχό. Με αυτό τον τρόπο καταφέρνουν την εκπληκτική, για την εποχή, ταχύτητα των 24χλμ/ώρα. Το μοντέλο που κατασκεύασαν ονομάστηκε ariel και ήταν το πρώτο ποδήλατο εξ ολοκλήρου κατασκευασμένο από μέταλλο. Βασικό μειονέκτημα του μεγέθους του μπροστινού τροχού του ariel αποτελούσε η ιδιαίτερη υψηλή θέση της σέλας του, λόγω της φτωχής κατανομής βάρους, είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση της ασφάλειάς του αναβάτη. Στην Αγγλία στα χαρακτηριστικά ποδήλατα με μεγάλο μπροστινό τροχό, αποδόθηκε η χαϊδευτική ονομασία penny-farthings. Η αιτία βρίσκεται στην παρομοίωση του μεγέθους των τροχών ενός τέτοιου ποδηλάτου με τα νομίσματα της εποχής. Ο μεγάλος μπροστινός τροχός δίπλα στο μικρό οπίσθιο θύμιζε το μεγάλο νόμισμα του ενός penny δίπλα σε αυτό του ενός farthing. Τα επόμενα χρόνια, μια σειρά από ενδιαφέρουσες ιδέες και εφευρέσεις εφαρμόζονται στο ποδήλατο, βελτιώνοντας το συνεχώς: η μετάδοση κίνησης μέσω αλυσίδας, η χρήση ταχυτήτων, τα φρένα, ο κούφιος σκελετός, το δυναμό και η σαμπρέλα αποτελούν τις πλέον χαρακτηριστικές αυτών των εφευρέσεων. Για παράδειγμα, μετά την εισαγωγή της αλυσίδας και των ταχυτήτων, δεν υπήρχε η ανάγκη ένα ποδήλατο να διαθέτει μεγάλου μεγέθους μπροστινό τροχό προκειμένου να κατορθώνει μεγάλες ταχύτητες, Έτσι το 1885 είναι η χρονιά που κατασκευάζεται το μοντέλο rover, που συχνά χαρακτηρίζεται ως το πρώτο σύγχρονο ποδήλατο. Κατασκευαστής του ήταν ο Τζον Κεμπ

5 Στάρλευ ανιψιός του Τζειμς Στάρλευ. Η επιστροφή σε μικρότερου μεγέθους τροχούς βελτίωσε σημαντικά την άνεση με την οποία κανείς θα μπορούσε πλέον να κάνει ποδήλατο. Ως φυσικό επακόλουθο, τα τελευταία χρόνια του 19 ου αιώνα το ενδιαφέρον του αγοραστικού κοινού για το ποδήλατο έχει αυξηθεί κατακόρυφα. Με το πέρασμα στον 20 ο αιώνα ένας μεγάλος αριθμός ποδηλατικών λεσχών κατακλύζει και τις δύο πλευρές του Ατλαντικού ωκεανού, αντικατοπτρίζοντας την καινούρια μόδα. Παράλληλα εμφανίζονται η πρώτες βιομηχανίες κατασκευής ποδηλάτων. Ως παράδειγμα μπορεί να αναφερθεί η βιομηχανία Raleigh, οποία λίγα χρόνια μετά την ίδρυση της έφτασε να παράγει περίπου ποδήλατα το χρόνο. Ιδρυτής της ήταν ο Άγγλος Φρανκ Μπάουντεν. Μέσα στο πρώτο μισό στα μέσα του 20 ου αιώνα, το ποδήλατο έχει γίνει το βασικό μέσο μετακίνησης για εκατομμύρια κατοίκους του πλανήτη. Ιδιαίτερα βοηθητική προς αυτήν την κατεύθυνση ήταν η επαφή πολλών υποανάπτυκτων χωρών με τις ευρωπαϊκές χώρες, λόγω της αποικιοκρατίας. Από την άλλη πλευρά βέβαια, η ανάπτυξη των μηχανοκίνητων μέσων μεταφορά είχε ως αποτέλεσμα να μειωθεί αρκετά το ενδιαφέρον για το ποδήλατο σε αρκετές ανεπτυγμένες χώρες. Εξαίρεση αποτελούν ορισμένες ευρωπαϊκές χώρες, όπως η Γερμανία, η Δανία, η Ολλανδία, στις οποίες η χρήση του ποδηλάτου διατηρήθηκε σε υψηλά επίπεδα. Στην Ελλάδα το πρώτο ποδήλατο ήρθε το 1885, ενώ το 1890, τη χρονιά ίδρυσης της Διεθνούς Ποδηλατικής Ομοσπονδίας, έγιναν οι πρώτοι ποδηλατικοί αγώνες. Το πρώτο ποδηλατοδρόμιο της χώρας κατασκευάζεται στην Αθήνα για τις ανάγκες των πρώτων Ολυμπιακών Αγώνων, πρόκειται για το μετέπειτα ποδοσφαιρικό Γήπεδο Καραϊσκάκη. Στους Ολυμπιακούς αγώνες του 1896, οι ποδηλάτες Αριστείδης Κωνσταντινίδης και Γεώργιος Παρασκευόπουλος αναδεικνύονται Ολυμπιονίκες στα δύο αγωνίσματα ποδηλασίας ( 85 και 320 χιλιόμετρα αντίστοιχα ). Στην Ελλάδα το πρώτο ελληνικό ποδήλατο με χειροποίητο σκελετό κατασκευάστηκε από την Rafbikes ( HERMES ) στο Ναύπλιο. Υπάρχουν διάφορες βιομηχανίες κατασκευής ποδηλάτων.

6

7

8 Ποδήλατο και Φυσική Το ποδήλατο αποτελεί ένα καλό εργαλείο, προκειμένου να αναδειχθούν ορισμένες αρχές της φυσικής. Με αφορμή, για παράδειγμα τις εικόνες παλαιότερων ποδηλάτων με ιδιαίτερα μεγάλους τροχούς θα μπορούσε να αναρωτηθεί κανείς με ποιόν τρόπο επηρεάζει τη λειτουργία του ποδηλάτου το μέγεθος των τροχών. Σύμφωνα με τη φυσική, η κίνηση που εκτελεί ένας τροχός που κιλά είναι σύνθετη: αποτελεί το συνδυασμό μεταφορικής κίνησης και στροφικής κίνησης. Η ταχύτητα του ποδηλάτου μπορεί να μελετηθεί με τη χρήση του κέντρου μάζας του τροχού, το οποίο αποδεικνύεται πως βρίσκεται στο κέντρο του τροχού. Η ταχύτητα του κέντρου μάζας του τροχού αποδεικνύεται πως είναι ευθύγραμμη ομαλή με ταχύτητα u=ωr, όπου ω η γωνιακή συχνότητα περιστροφής του τροχού και R η ακτίνα του.

9 Με άλλα λόγια, υπάρχουν δύο τρόποι με τους οποίους μπορεί να αυξηθεί η ταχύτητα ενός ποδηλάτου: είτε αυξάνοντας την γωνιακή συχνότητα ( ω ) των τροχών ( κάνοντας δηλαδή γρηγορότερα πετάλι ), είτε αυξάνοντας την ακτίνα τους ( R ). Ο λόγος για τον οποίο τα σύγχρονα ποδήλατα δεν έχουν τόσο μεγάλους τροχούς, είναι η επιμονή του συστήματος ταχυτήτων, με τη βοήθεια του οποίου μπορούν εύκολα να επιτευχθούν αυξημένες τιμές γωνιακής συχνότητας ( ω ). Χρησιμότητα του έργου για τον άνθρωπο και για την κοινωνία Ο κατάλογος των αποδεδειγμένων πλεονεκτημάτων της χρησιμοποίησης του ποδηλάτου δεν μπορεί να είναι εξαντλητικός. Το ποδήλατο παρουσιάζει πλεονεκτήματα από διάφορες απόψεις. Οικονομική ( για παράδειγμα μείωση των πόρων που δαπανά κάθε νοικοκυριό για το αυτοκίνητο, μείωση των ωρών εργασίας που χάνονται λόγω της κυκλοφοριακής συμφόρησης, μείωση του κόστους της υγείας χάρη στα αποτελέσματα της τακτικής άσκησης). Πολιτική ( για παράδειγμα, μείωση της εξάρτησης που δημιουργείται από τις ενεργειακές ανάγκες εξοικονόμηση μη ανανεώσιμων πόρων ). Κοινωνική ( για παράδειγμα εξασφάλιση της κινητικότητας σε ευρύτερα στρώματα του πληθυσμού, μεγαλύτερη αυτονομία και δυνατότητα πρόσβασης σε όλες τις εγκαταστάσεις για τους νέους, όπως και για τους μεγαλύτερους ). Οικολογική ( διάκριση μεταξύ των βραχυπρόθεσμων τοπικών αποτελεσμάτων-έννοια του περιβάλλοντος και των μακροπρόθεσμων, μη τοπικά εντοπισμένων αποτελεσμάτων-έννοια της οικολογικής ισορροπίας. Ο κίνδυνος ατυχήματος είναι το μοναδικό θεωρητικό μειονέκτημα του ποδηλάτου. Ποια είναι όμως η πραγματικότητα; Έχει αποδειχθεί πλέον ότι για ορισμένες ηλιακές ομάδες το αυτοκίνητο αποτελεί πολύ σημαντικότερο κίνδυνο από ότι το ποδήλατο. Έχει επίσης αποδειχθεί ότι οι θετικές συνέπειες του ποδηλάτου στην υγεία και στην ποιότητα ζωής υπερβαίνουν κατά πολύ τα χρόνια ζωής που χάνονται στα ατυχήματα. Μολαταύτα κάθε πολιτική υπέρ του ποδηλάτου πρέπει να ελαχιστοποιεί τους κινδύνους για τους ποδηλάτες. Με ποιόν τρόπο; Οι ποδηλατοδρόμοι είναι πάντα συνώνυμο της ασφάλειας; Η εμπειρία πολλών πόλεων και οι επιστημονικές έρευνες έχουν δείξει ότι η ασφάλεια των ποδηλάτων μπορεί να επιτευχθεί και στο οδόστρωμα με την καλή ασφαλτόστρωση, καλή σήμανση, σαφής επισήμανση της διαδρομής, διαχωρισμός της κυκλοφορίας αυτοκινήτων, ποδηλάτων, καθώς επίσης και με τη σωστή εκπαίδευση οδηγών και ποδηλάτων, και τη δημιουργία λωρίδων για ποδήλατα. Οι οπαδοί του ποδηλάτου θεωρούν ότι το ποδήλατο μπορεί να αποτελέσει τη λύση στα έντονα προβλήματα συγκοινωνίας. Κεντικά επιχειρήματά τους αποτελούν το γεγονός ότι το ποδήλατο δεν αντιμετωπίζει προβλήματα κυκλοφοριακής συμφόρησης απαιτεί μηδαμινό χώρο στάθμεψης, έχει την δυνατότητα να μετακινείται και εκτός οδικού δικτίου ενώ παράλληλα δεν μολύνει το περιβάλλον. Τα παιδιά το χρησιμοποιούν ως παιχνίδι ενώ στις μεγαλύτερες ηλικίες χρησιμοποιείται από άνδρες και γυναίκες ως μέσο μεταφοράς,

10 ψυχαγωγίας, βελτίωσης της φυσικής κατάστασης, για εργασία σε διάφορους τομείς ( αστυνομία, ταχυδρομείο ακόμα και στο στρατό ) και βέβαια ως άθλημα. Βιβλιογραφία και πηγές πληροφοριών Εγκυκλοπαίδεια: εκδόσεις Δομή Αρχισυντάκτης: Μιχαήλ Σταματελάτος Τόμος 13 σελίδα 189 Εγκυκλοπαίδεια: Επιστήμη και Ζωή Τόμος 16 σελίδα 95