Miért kerékpár stabil
Miért kerékpár stabil
Csak tartsa be a tanfolyam,
És ha felkel - csökken.
S. Marshak.
Tény, hogy miért stabil? Mi erők folyamatosan a pályán az egyensúly a szerkezet teljesen instabil a csend?
Találd ki néhány évvel ezelőtt tűzte ki, hogy a brit tudós, - vegyész és spektroszkópiai David Jones. Úgy döntött, hogy teszteljék magát ismertesse kerékpár stabilitását. És az elméletek ebben a tekintetben több:
1. A kerékpárosok stabilnak kell lennie, mivel az intézkedések a „lovas”, aki érezte, hogy csapata dől fordul a kormánykerék irányába ősszel. Kerékpár elindul a görbe mentén, van egy centrifugális erő irányított az ellenkező lejtőn. Ez az autó kiegyenesedik. Ez a nézet megmagyarázza, hogy miért szobabicikli esik, ezért az egyensúly megtartására könnyebben, minél nagyobb a sebesség, és miért egy kerékpáros, amely a kormánykerék nem forog, lehetetlen vezetni.
Ez az elmélet azonban nem lehet igaz, vagy legalábbis igaz, hogy nem a végén. Bárki, aki lovagolt egy kerékpárt is észrevette, hogy a motor nagyon stabil, és nem esik le nagy sebességgel, akkor is, ha ez a kívánság. Útközben a kerékpár nagy mértékben ellenáll magát, és a feladat az a lovas, hogy ne zavarja az autó stabilitását mutatják,
Jones azt mutatja, hogy a HB-1 - egy kerékpár zsiroszkópikus erők semlegesített - akkor is megy „kihangosító”.
Elmondhatjuk, tanulás biciklizni is, és csepegtetni bizalom a stabilitást a tanuló autók és megtanulják, hogy fenntartsák azt időben fény bekapcsol kormányzás. Ha eloszlassa a kerékpár nélkül lovas, akkor tartsa a kerekek és húsz másodperc után megy hosszú utat bukása előtt. Rögzített azonos kerékpáros baleset egyszerre - ki nem állhatom. Így az intézkedések a lovas - fontos, de nem az egyetlen tényező.
2. Egy bonyolultabb elmélet figyelembe veszi a stabilitás a kerékpár első kerék giroszkóp hatás.
Bike stabil, ha a súlypontja közötti hordozók - az érintkezési pontok a kerekek és a talaj, ugyanabban a sorban ezekkel pontokat. Amikor a motor dől, a súlypont oldalán ezen a vonalon, és az autó elkezd esni. Azonban egyidejűleg a dőlés megjelenik a giroszkópos erő, amelyik nem esik semmilyen búgócsiga - és mivel a kerekek forognak! Mivel az első kerék van erősítve úgy, hogy forog, ez az erő változtatja őt felé a lejtőn a gép érintkezési pontja a föld eltolódik ugyanabba az irányba, és a súlypontja ismét a sorok között a támogatás.
El kell távolítani a giroszkópos erő - az egyik olyan tényező, ami miatt a kerékpár lehet tartós, mert megtörtént. „Neezdyaschy első kerékpár modell” - HB-1: Egy hagyományos kerékpár első villa még tovább erősödött kerék ne érjen a földre, tömeg, és átmérőjével azonos az első kerék. Amikor letekerte az ellentétes irányban a forgatás a menekülési kerék, a giroszkópos nyomatékának ellenkező előjelű, úgy, hogy a teljes időt a két kerék nulla lesz.
Azonban HB-1 megtévesztette a reményben illeti meg lovagolni könnyű volt elég. Beadták valamint privraschenii további kerék minden irányban, és annak teljes mozdulatlanság. Világossá vált, hogy a giroszkóp erők játszanak egy nagyon kis szerepet vezetés közben normális, normális sebességgel. Ha ezt a „neezdyaschy kerékpár” futott lovas nélküli, úgy viselkedett, nagyon érdekes. Ha emellett a kerék forog forgása ellen az első kerék, esett szinte azonnal. A kerék forgása közben az egyik irányba a kerékpár teszi lenyűgöző stabilitása, még alacsony fordulatszámon. Az eredmény az volt, hogy tökéletes a nyilvánvaló: egy üres, könnyű kerékpár giroszkóp stabilizálódott hatását, és a nehéz kerékpár lovas - nincs szükség, mert egy személy folyamatos erőfeszítéseket, hogy tartsa egyensúlyban. A kombináció két egyszerű elmélet úgy tűnik, hogy kellően pontosan magyarázni a tényeket.
HB-2 - a kerékpár egy fordított első villa - kiderült, hogy rendkívül stabil.
De még mindig marad a kérdés: miért a kerékpáros úgy érzi ez az ellenállás a kocsija? A kérdés megválaszolásához szükséges volt, hogy megpróbálja lovagolni a HB-1 nem kézzel: az egyetlen ésszerű elmélet szerint a meghajtó, ebben az esetben a kerékpáros megdönti a keretben mozog a test, és ez okozza giroszkóp erők az első kereket.
Kiderült, hogy a vezetés nem kézzel a HB-1, akkor is, ha kompenzált giroszkópos erők bár nagyon nehéz, de lehetséges!
Tehát, vannak más erők, amelyek stabilizálják a mozgó kerékpár. Amellett, hogy a két már említett, három elmélet, hogy fontolja meg a különböző lehetséges okai annak stabilitását.
3. Biciklizés tartja egyenesen a vastagsága a gumiabroncsok (mutató egyfajta keskeny aszfalt tömörítő).
4. Amikor a motor fölé hajol az első kerék gumiabroncs kezd érintse a talajt nem a közepén, és oldalirányban. Mivel a súrlódási erő jelenik meg, viszont a kerék a lejtő irányába. Bike elindul a görbe mentén, és akkor mindent az elmélet szerint az 1-es szám.
5. Ez az elmélet felhívja a figyelmet, hogy a kormányzási geometria. Meg kell jegyezni, hogy az összes kerékpár kormány féltengely hátradöntött, és a végén az első villa van hajlítva előre. Ha elképzeljük, hogy meghosszabbítja a kormányzási tengely keresztezi a Föld, azt látjuk, hogy az a pont érinti a talajt az első kerék mögött a kereszteződés (lásd. Ábra.). Ez az első kerék meg van döntve az elrendezés a megjelenése a kerékpár erő, amely forog a kerék irányába hajlam és helyreállítja a stabilitást. „Önbeálló” tulajdonságok kerékfelfüggesztés elterjedt technika, kezdve a zongora, hogy az első kerekek a repülőgép futómű.
Elmélet 3 nyilvánvalóan nem komoly. Elmélet 4 erősen megkérdőjelezhető, hiszen a súrlódási erő nagyon kicsi, sőt, attól függ, hogy mennyi a gumiabroncs felfújódik. Jones úgy döntött, hogy teszteljék az elmélet az ötödik. Erre ő: „tükrözött” első villa fogadó HB-2. Ekkor a motor eléri a talajt az első kerék kapcsolódik vissza erősebb, mint máskor. HB-2 volt elég ügyetlen, de meglepően stabil, különösen anélkül, hogy a lovas és nagy sebességgel. Ha dönthető ez nem csak sétál a görbe, hanem aktívan elhangzott, félelem nélkül a káros ütődésektől és ütésektől. De amennyire sebességcsökkentő futtatásakor lovas nélküli elkezdett swing, egyre több támaszkodva erre-arra. a másik oldalon. Swipe megnövekedett rezgések és. Végül HB-2 csökkent. Mindez annak köszönhető, hogy az a tény, hogy a stabilizáló ereje, amikor egy ilyen eszközt első villa volt túl nagy. Eltérés kerékpár reagál túl erősen, hogy túl nagy a szórás az ellenkező irányba, hogy ennek hiányában a lovas a végén csökkenéséhez fog vezetni. HB-2 tartja jó irányba, de az út nehéz: ez túl stabil legyen kezelhető. Egy ilyen gép lenne nagyon elégedett flegma lovas nélkül egyfajta egyensúly, és kiválasztja az úton. Kíváncsi vagyok, mi úgy van elhelyezve, az elülső villa versenyzés kerékpár vezetője, amelyek speciális, nagy sebességű stabilitás, de nem kell a mozgékonyságot.
Világossá vált, hogy a hipotézis igaz 5: kerékpár stabilizálás miatt a „gömbölyű” első kerék tulajdonságait. Hogy győződve, én került sor az új neezdyaschy kerékpár, HB-3, a tengely az első kerék, amely előrefelé mozdul tíz centiméter (cm. Fotó). Ennek eredményeként, a lényeg ne érjen a földre kerék volt messze megelőzve a metszéspontja a kormánymű a földre. Ő volt, ahogy azt várják, rendkívül instabil. Ha ő tolta előre nélkül lovas esett azonnal.
Igaz, az út, hogy minden ugyanaz lehetett, de Jones kellett bizonyítani csodákat ügyesség, ami csak azt bizonyítja, a kiváló minőségű humán adaptív rendszer. Tehát a feltett kérdésre a cikk címe, mintha a válasz. De az igazság sokkal bonyolultabb, és még mindig nem értették meg minket. Amerikai mérnökök Whitt és Wilson könyvében „Kerékpár Science”, 1974-ben megjelent, a lista egy tucat tényezők, amelyek befolyásolják a stabilitást a kerékpár. Itt és megemlíti shiesya ebben a cikkben - a reakció a kerékpáros, az első villa eszköz pörgettyűs hatást és mások nem vizsgálták Jones, - a tömeg a gép és a tömeg aránya, hogy a kerékpáros a súlya a kerékpár, a távolság a kerekek (esetén rövid magas manőverezhetőség, alacsony stabilitást, egy nagy, mint tandem - éppen ellenkezőleg), a ruganyosság a keret, sőt merevsége miatt lovas a gép (ha vannak klip a pedálok, a láb - tuklipsy hogy az ülés rugózott). Utal, hogy kölcsönhatás Mindezen tényezők egyetlen „képlet kerékpár” soha nem lehet. A matematikai elmélete a kerékpár még messze nem teljes. Ez az egyszerű készülék biztosan tartja a park néhány meglepetés a jövőbeni kutatók.
Reakcióvázlat szuszpenziót az első kerék a hagyományos kerékpár. Lekötött közötti távolság az érintkezési pont a közúti kerék (A) és a kereszteződésekben a kiterjesztett tengely mentálisan kormánymű úton (B). Ha az AB szakasz irányul előre, a kerékpár van egy normális ellenállás és a rugalmasság a vezetésben. A közepén az első kerék eszköz a kerékpár a versenyben a vezető. Ez a kerék volt a 2. és HB-Jones. Itt az AB szakasz is irányul előre, de jelentősen megnövekedett, ami szükségtelenné teszi a stabilitást. A jobb oldali kép - az első villa készülék HB-3. A vonal AB irányul hátra, a stabilitás a hiányzó.