서스펜션의 효과

위 그림처럼 자전거 앞에 벽이 있다면 속도는 '0' 이 됩니다. 그것은 자전거가 나아가려는 힘보다 벽의 저항력이 더 크기 때문입니다. 당연히 이런 상황에서는 자전거를 탈 생각을 안 하죠. 그리고 서스펜션의 어떤 역할을 해 줄 것인지 기대조차 안 합니다.
그러나 울퉁불퉁한 길이라면 서스펜션(샥)이 어떤 기능을 할 것이라 기대하고 실제로도 주행에 효과를 가져 옵니다. 그에 대한 물리적 고찰이랄까요. 제가 물리학을 잘 아는 것이 아니라서 확신할 수는 없지만 저의 물리학 상식으로는 납득이 될 만하여 올려 봅니다.
아래 그림을 보겠습니다.

그림에서 왼쪽이 서스펜션이 없는 자전거, 오른쪽이 서스펜션이 있는 자전거입니다. 바퀴 앞에 장애물이 있을 때 두 자전거의 저항력에 대한 차이를 설명하는 그림입니다.

바퀴 위에 그려진 빨간 화살표는 자전거의 앞으로 나아가는 힘(F)이고, 바퀴 앞의 장애물에 그려진 빨간 화살표는 장애물의 저항력(R)입니다. 검은색 화살표는 힘을 수직성분과 수평성분으로 나눈 것입니다.

F > R : 자전거는 나아가고
F < R : 자전거는 멈추게 됩니다. (F = R 이면 어떻게 될까?)

R 이 작을수록 바퀴는 더 잘 굴러갈 것입니다. 서스펜션이 없을 때의 저항력이 R 이라면 서스펜션이 있을 때는 저항력의 일부를 서스펜션에서 흡수하게 되므로 바퀴에 걸리는 저항력이 서스펜션에 흡수된 힘(S) 만큼 적어지게 됩니다.

R' < R 의 관계가 성립하고 (F-R') > (F-R) 이 되어 자전거는 더 잘 굴러가게 됩니다. 즉, 서스펜션이 있는 자전거가 울퉁불퉁한 길에서 더 잘 굴러갈 수 있다는 것입니다. 특히 내리막에서 더 효과적이겠죠.

이런 생각도 해 봅니다. 자전거가 일정 높이에서 떨어질 때는 서스펜션이 힘의 일부를 분산시켜서 감속의 결과를 가져올 수도 있다는~~
그리고 완충작용이 튀는 것을 줄여 접지력을 높이기도 합니다.