Hoe werkt een versnelling precies?

Als Nederlander heb je waarschijnlijk een redelijke afstand gefietst gedurende jouw leven. Je zal dan ook wel gemerkt hebben dat het niet zo fijn is om een heuvel of viaduct op te fietsen zonder versnelling. Je moet dan erg veel kracht leveren om de trappers in beweging te houden. Als je daarentegen een lage versnelling gebruikt, dan hoef je minder kracht te zetten. Je moet weliswaar meer omwentelingen per minuut maken, maar de omwentelingen zelf vereisen minder kracht. Daarentegen als je bergafwaarts fietst, of op een vlak stuk, dan wil je juist niet in een lage, maar een hoge versnelling fietsen. Wat deze versnellingen dus als gevolg hebben is dat deze de verhouding tussen omwentelingen van de pedalen en de wielen veranderen. Daarom voelt het ook alsof je een soort aandrijving hebt wanneer je met een redelijke vaart in een hoge versnelling fietst. Maar hoe werkt zoiets nou precies? En waar wordt hetzelfde principe nog meer voor gebruikt?

Tandwielen

De sleutel tot versnellingen is in principe het tandwiel. Ze worden gebruikt om kracht over te zetten van het ene deel van een machine of apparaat naar het andere deel. Zo draai je met jouw pedalen tegelijkertijd aan een groot tandwiel. Deze wordt weer met een ketting verbonden aan een kleiner tandwiel. Door het verschil in grootte ontstaat er een verhouding van aantal omwentelingen. Als het grote tandwiel 20 tanden heeft, en het kleine tandwiel slechts tien tanden heeft, dan zal het kleine tandwiel twee keer zo snel bewegen als het grote tandwiel. Door verschillende groottes van het kleine tandwiel te hebben kun je dus kiezen uit verschillende versnellingen. Hetzelfde principe wordt in allerlei andere apparaten en machines gebruikt. Een auto met een elektromotor of een andere soort motor is hier een duidelijk voorbeeld van. Door een combinatie van veel tandwielen heeft een auto ook verschillende versnellingen. Zonder deze gearbox, of ook wel reductoren genoemd, zou een auto in een veel te hoog toerental moeten draaien om een beetje op snelheid te komen. Zo rijd je heel snel jouw auto stuk als je in de eerste versnelling op de snelweg probeert te rijden.

Wees maar blij dat ze er zijn!

Het is eigenlijk een heel simpel concept, maar net als zoveel simpele concepten moet het maar net even bedacht worden. Bedenk je maar hoe een auto of een fiets er uit zou zien zonder tandwielen. We zouden onszelf allemaal een stuk langzamer verplaatsen. Bovendien worden soortgelijke principes gebruikt in allerlei machines. Ook de industrie is dus grotendeels afhankelijk geweest van deze “uitvinding”!