自転車のスプロケットに関して

質問

すみません。自転車に乗ってて非常に疑問に思っていることがあるので
この場をお借りしてお聞きいたします。

後輪のギア小さい-->ペダルが重い-->しかし、すいすい進む
後輪のギア大きい-->ペダルが軽い-->しかし、進まない

これら
後輪のギアが小さい＝ペダルが重い＝進みやすい
の関係がどうも理解できず悩んでおります。
小さいほうがペダルをこぎやすい気がするけど
実際は違うんですよね…

不思議だなぁ。

どなたかお助けいただけますか。よろしくお願いします。

回答No.7

take6 · ベストアンサー

まだ締め切っていないようなので、追記させていただきます。

他の方がギヤ比を歯数で計算されていますが、
よりシンプルな物理法則に当てはめるとすれば、全ててこの原理です。
歯数の比率も、円運動であるために
支点からの距離の比率が円周長（歯数）に現れているに過ぎません。

動力の伝達を瞬間的に切り取って考えてみましょう。
クランクの長さを仮に『１』とし、チェーンリングの半径が１/２であるとします。
この場合、ペダル軸が“力点”、ＢＢ軸が“支点”、スプロケットの外周が“作用点”です。
もし、ペダルを力「Ｖ」、速度「Ｓ」で動かすとすると、チェーンに伝わるエネルギーは
力「２Ｖ」、速度「１/２Ｓ」になるのはわかりますか？

そして、リアのスプロケットの半径を『１』とした場合、
タイヤ外径が『１０』だと仮定すると、
力「２Ｖ」、速度「１/２Ｓ」でチェーンを伝わってきたエネルギーは、
リアスプロケット外周が“力点”、ハブ軸が“支点”、タイヤ接地面が“作用点”となり、
地面に伝わるエネルギーは、力「１/５Ｖ」、速度「５Ｓ」になります。

二個のてこの原理が、存在するのでややこしく感じるのかもしれませんね。

質問者さんの感覚的には、
「後ギヤが大きくなるんだったら、ギザギザの数も増えるんだし、
軽くなった上に、すいすい進む（こぐ回数が少ない）んじゃないの？」
という気持ちなのかもしれませんが、
物理的に言って、「進むのに必要なエネルギー」は、
力（重さ）が小さければ、その分、量（こぐ回数）が多く必要になり、
（→軽い上にすいすい進まない）
力が大きければ、その分量はあまり必要になりません。
（→重いけどすいすい進む）

荷物運びに例えて考えてみてください。
１００kgの物を移動するとします。
一度に１００kgを移動しようとすると、とても力が要りますが、早く終わります。
しかし、１０kgに分けて10回運べば、時間はかかりますが、力は使いません。
「１００kgの荷物を動かす」という仕事は同じですが、必要な力と時間が違います。
自転車も一緒なのです。

どうですか？わかりましたか？