Бывают случаи, когда два велосипедиста, совершенно одинаково владеющие велосипедом, при езде на горизонтальном участке дороги едут с различной скоростью: один из них все время опережает другого, но на затяжном подъеме картина меняется. Велосипедист, следовавший впереди, отстает, и, наоборот, велосипедист, следовавший сзади, обгоняет своего товарища.
Это объясняется тем, что велосипедист, обгонявший своего товарища на горизонтальном участке, имел велосипед, у которого ведущая (у каретки) шестерня цепной передачи имела большее число зубьев, чем такая же шестерня на втором велосипеде; задние же (на колесе) шестерни их велосипедов имели одинаковое число зубьев. При подъеме в лучших условиях оказался второй велосипедист, на велосипеде которого ведущая шестерня имела меньшее число зубьев. Это создало возможность значительно повысить силу тяги на заднем (ведущем) колесе велосипеда второго велосипедиста.
Опытами установлено, что если принять силу тяги на ведущем колесе мотоцикла, требующуюся для движения на горизонтальном участке, за единицу, то необходимая сила тяги для движения мотоцикла на небольшой подъем (4–6°) будет в 5–6 раз больше, а при движении мотоцикла на крутой подъем (25–30°) потребуется увеличить эту силу уже в 20–25 раз.
Как же добиться того, чтобы сила тяги на ведущем колесе мотоцикла менялась в таких пределах?
Этот вопрос впервые в мире решил выдающийся русский механик И. П. Кулибин, который еще в 1791 г. на своем трехколесном «самокате» установил коробку передач с набором зубчатых колес с разным числом зубьев. И. П. Кулибину удалось так подобрать зубчатые колеса коробки передач, что, включая ту или иную их пару, можно было получать различные изменения передаваемой силы. В своей коробке передач он использовал таким образом один из основных законов механики, который гласит, что если мы при помощи машины выигрываем в силе, то во столько же раз теряем в скорости и наоборот. Этот принцип положен в основу устройства и принципа работы современных коробок передач мотоциклов.
