Ngày nay, xe đạp thể thao đang rất phổ biến và được ưa chuông ở khắp thế giới không chỉ bởi là một phương tiện di chuyển mà nó còn giúp rèn luyện sức khỏe, thể dục thể thao cực kì tốt. Tuy nhiên dòng xe đạp thể thao khác với dòng xe đạp thường bởi được trang bị bố số cùng nhiều tầng đĩa và líp sau nhằm giúp người sử dụng có thể linh hoạt thay đổi tốc độ khi cần thiết. Nhưng nguyên lý hoạt động của các tầng đĩa, líp sau hay bộ số như thế nào thì không phải ai cũng biết. Thường thì mọi người khi mua xe đạp thể thao sẽ được nhân viên bán xe phổ biến rằng: "đĩa to thì sẽ đạp nặng đi nhanh, đĩa bé thì đạp nhẹ đi chậm" và tương tự với bộ phận líp sau "líp bé thì đạp nặng đi nhanh, còn líp to đạp nhẹ đi chậm". Vậy thì bản chất của cách hoạt động đó ra sao, tại sao tốc độ và lực đạp lại thay đổi khi ta chuyển các bánh răng như vậy, hôm nay Xe Đạp Anh Khoa sẽ chia sẻ kiến thức thú vị này đến với các bạn.

Như chúng ta đã được học, trong vật lý định luật về công được phát biểu như sau: "Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công, được bao nhiêu lần lợi về lực thì thiệt hại bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại". Xe đạp cũng là một máy cơ đơn giản, phần đùi đĩa và líp sau sẽ được kết nối với nhau với 1 sợi xích và để một chiếc xe đạp có thể di chuyển, ta cần tác động một lực lên phần đùi đĩa, từ đùi đĩa sẽ truyền lực lên sợi xích và kéo theo líp sau di chuyển mà líp thì được gắn theo bộ phận bánh sau nên khi líp quay đồng thời bánh sau cũng sẽ quay theo. 

Hãy nhìn vào phần líp liên kết với bánh sau, bạn sẽ thấy được líp và bánh xe cùng thuộc một vòng tròn đòng tâm nên khi líp quay được 1 vòng đồng thời bánh xe cũng sẽ quay được 1 vòng và ngược lại.

1. Tại sao đĩa to đạp nặng đi nhanh, đĩa bé đạp nhẹ đi chậm?

Giả sử, tầng đĩa thứ nhất (đĩa bé) có số răng là 20 răng, tầng đĩa thứ 2 ( đĩa to) có số răng là 40 răng, ta cố định xích ở tầng líp bé nhất với số răng là 10 răng thì khi tác động lực lên đĩa thứ nhất quay được 1 vòng thì xích sẽ hoạt động được 20 mắt xích và kéo theo líp cũng sẽ hoạt động được 20 mắt xích nhưng vì ta đang để líp ở tầng bé nhất với số răng là 10 răng nên ta sẽ có: 20 / 10 = 2 (vòng)

==> Khi tầng đĩa thứ nhất hoạt động 1 vòng được 20 mắt xích thì bánh xe sẽ quay được 2 vòng. 

Tương tự với tầng đĩa thứ 2 với số răng là 40 răng, cố định xích tại tầng líp bé nhất (10 răng) thì khi đĩa thứ 2 quay được 1 vòng, số mắt xích hoạt động được là 40 mắt xích. 

Áp dụng phép tính như trên ta có: 40 / 10 = 4 (vòng).

==> Khi tầng đĩa thứ 2 hoạt động 1 vòng được 40 mắt xích thì bánh xe sẽ quay được 4 vòng. 

Áp dụng định luật về công nêu trên ta suy ra, khi đạp tầng đĩa bé bánh xe quay được ít vòng hơn nên di chuyển chậm hơn và đạp nhẹ hơn. Khi đạp tại tầng đĩa to bánh xe quay được nhiều vòng hơn nên di chuyển nhanh hơn và đạp nặng hơn.

2. Tại sao líp to đạp nhẹ đi chậm, líp bé đạp nặng đi nhanh?

Như đã giải thích ở trên, khi ta cố định xích tại tầng đĩa thứ hai (đĩa to - 40 răng) và líp ở tầng bé nhất (10 răng) thì khi đĩa hoạt động được 1 vòng 40 mắt xích thì bánh xe sẽ quay được: 40 / 10 = 4 (vòng)

Tương tự như vậy, ta tăng xích lên tầng líp tiếp theo với số răng là 12 răng, khi đĩa hoạt động 1 vòng 40 mắt xích thì bánh xe sẽ quay được: 40 / 12 = ~3,333 (vòng)

Tiếp tục với tầng líp lớn hơn với số răng 14 răng, khi đĩa hoạt động 1 vòng 40 mắt xích bánh xe sẽ quay được: 40 / 14 = ~2,8 (vòng)

Tầng líp lớn hơn với số răng 16 răng, khi đĩa hoạt động 1 vòng 40 mắt xích bánh xe sẽ quay được: 40 / 16 = 2,5 (vòng)

Áp dụng định luật về công, ta suy ra, khi đạp tại tầng líp bé bánh xe quay được nhiều vòng hơn đồng nghĩa với việc di chuyển nhanh hơn và lực đạp sẽ nặng hơn. Khi đạp tại líp to, bánh xe quay được ít vòng hơn nên di chuyển chậm hơn và lực đạp nhẹ hơn.