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[리뷰]   아름다운 삼각형 자전거 프레임 기하학
운영자
2014-10-16 11:22:07     4,646

안녕하세요.. 운영자입니다.

안전 라이딩은 바이크티와의 약속입니다..

자전거 프레임은 삼각형 모양만 고집할까? 한번쯤 생각할수 있다.
 
간혹 리컴번트나 폴딩 자전거 등에서는 그 특성때문에 독특한 모양을 제외하고는 대부분 자전거가 삼각형 모양의 프레임으로 구성되어있다.

그 단순한 이유는 2차원 모양중 사각형, 원형, 사다리꼴 등에 비교해 보면 삼각형이 가장 균형잡힌 안정한 모양이다.

 설명하자면, 정사각형은 변의 길이가 동일하며 모든 각이 90도로 안정한 모습을 보이지만, 약간의 힘을 가해진다면 쉽게 각을 변형되어 마름모꼴로 찌글어질수가 있다.

하지만, 정삼각형은 변의 길이와 동일한 각 120도 이루어져 힘을 가해도 한변이 끊어지기 전까지는 다른 모습을 찌끌어지거나 변형이 안되고 계속 모양을 유지하려고 한다..

즉 , 자전거 프레임은 충격 및 페달링시 힘을 받을 경우 프레임이 부러지기 전까지 프레임의 원래의 모습을 유지할 수 있다는 점이다.




 자전거 프레임은 탑튜브-시트튜브-다운튜브의 역 삼각형 모양과 함께, 
시트튜브-체인스테이 -시트시테이의 삼각형 모양을 구성된  안정감을 강조된 "다이아몬드" 형태이다.

 자전거는 사람의 체중 하중에도 튜브간의 압축과 팽창을 이루면서 하중의 힘을 분배와 분산이 이루어져 튜브의 변형과 뒤뜰어짐을 최소화 할 수 있도록 구성되어 있다.


 또한 , 우리가 잘 생각하지 못하는 보이지 않는 삼각형이 숨어 있다..

자전거 뒤에서 보면 시트 스테이가  바퀴를 중심으로 좌우 대칭적 삼각형 모양을 이루고 있다..

우리가 페달링시  크랭크와 BB를 고정시키는 버틈 브라켓이 힘에 의해 좌,우로 약간씩 뒤틀림이 생긴다.

시트 스테이의 삼각형 모양은 한방향(좌)로 뒤뜰어졌을때 , 힘에너지를 잠시 보유하고 있다 , 다시 오른쪽 발에 힘을 가하였을때 용수철(탄성에너지)에 의해 다시 복원되어 에너지 손실을 최소화한다.

 따라서, 페달링시  힘에너지가 프레임에 흡수되어 힘의 낭비가 생기지 않도록 구성되어 있는 과학적인 모양이 숨어 있었다.

마지막으로 , 숨어 있는 또하나의 삼각형은  헤드튜브-다운튜브-지면과의 삼각형이다..





 

 어린이 세발 자전거는  지면과 헤드튜브의 각도인 트레일이 0에 가깝다. 즉 수직으로 이루어진다.
 적은 힘으로도 방향 전환시 쉽기 때문에 좁은 공간에서 자유롭게 움직일 수 있기 때문이다.

 하지만 , 언덕을 내리다가 떨림에 쉽게 핸들이 좌우로 움직이고 이내 중심을 잡지 못해 꼬꾸라져서 우는 모습을 보곤 한다.

 또한, 로드 포크의 끝부분이 약간 휘어진 이유는 지면에서 충격에 의한 힘을 흡수하기 위함이다.

 지면에서 전달되는 수직힘은 앞으로나가는 직진힘과 상쇄가 되기 때문에 레이크(Rake)가 크면 아무래도 직선방향의 힘이 커져 속도는 더 나지만, 방향 전환시에는 힘이 더 들수가 있다.

시트튜브는 각도는 반대로  지면과 수직과 가까울 수록 크랭크 축이 발에 가까짐으로 페달링시 편하면 힘이 극대화 될수 있기 때문에 경기용 자전거는 체인스테이 길이가  짧은 모양을 하고 있다..


 결론적으로 , 자전거 프레임의 삼각형 모양과 이루는 각도는 그동안의 많은 시행착오 끝에 만들어지는 과학의 결정체이며, 브랜드 마다 자신만의 프레임의 지오메트릭스를 고수하는 이유가 숨어 있었던 것이다...








49.1.58.***

바이크티를 애용해 주셔서 감사합니다....
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  2. bike.jpg 81.92 KB (90 다운로드)

덧글 5개
형데렐라
과학적인 스포츠
2014-10-25 02:23:40
      58.236.230.***
광주바보온달
공부 잘 했습니다. 감사합니다
2014-10-24 22:01:41
      110.70.55.***
씩스
자전거도 과학이네요ㅎ
2014-10-23 00:37:23
      223.62.204.***
노을바다
마법의 삼각구조 .. 자전차 지식이 올라갑 니다
2014-10-22 08:58:46
      39.7.50.***
대빵임당
삼각형인 이유 제대로 한번더 알고 갑니다.
2014-10-20 13:05:02
      121.152.147.***
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