Истинската физика зад двуколесния баланс на FreeRider
Траян Гога е редактор на FreeRider.ro от началото на списанието
Следваща статия
Pure Fix Kilo: моторът, който свети през нощта
Още от първите метри на две колела без ръката на някой от родителите да ни държи за седлото, знаем, че можем да поддържаме баланса на мотора благодарение на инерцията. Или, както пластично обобщи Алберт Айнщайн: животът е като колоездене; трябва да отидете, за да запазите равновесие. Но наистина ли е така? Инерцията е онази сила, на която трябва да благодарим за чудото на колоезденето?
Е, изглежда не наистина. Двама физици, J. Lowell и H.D. McKell, публикувано през 1982 г. в American Journal of Physics много интересно и подробно изследване за това защо един колоездач успява да запази равновесие. Накратко, велосипедът не се държи като тяло, движещо се в резултат на своята инерция, а като жироскоп, благодарение на генерирания от колелото кинетичен момент, който стабилизира целия велосипед. В същото време това жироскопско поведение е това, което помага за промяна на посоката, а не кормилото! Обясненията следват по-долу.
След като демонстрираха, че движението на колелото създава кинетичен момент, Лоуел и Маккел установиха жироскопичната природа на този компонент на велосипеда. На свой ред този кинетичен момент е подложен на центробежна сила, която е истинският елемент, който осигурява стабилност на велосипеда в движение. Следователно нито инерцията, нито скоростта на движение са критични фактори за баланса. Но едва сега предстои интересната част!
По-рано казах, че промяната на посоката (завъртането) е пряко свързана с това жироскопско движение и, по-нататък, с центробежната сила. Велосипед, който се държи перпендикулярно на земята, ще върви направо. Дори да има изкушение да се отдаде това на инерцията, това е центробежната сила, която прави това възможно. Като доказателство, ако наклоните мотора наляво, тогава целият мотор ще се обърне наляво, въпреки че кормилото е изправено.
Това се дължи на промяна в оста, около която се въртят колелата и промяна на посоката на въртящия момент. Действието обаче ще се осъществи само в ситуации, когато скоростта е висока. Ако не е, тогава ще трябва да използвате конвенционалното кормило, за да вземете завоя. Това е нещо като това, което се случва на велодрома. Тъй като колоездачите достигат много висока скорост, над 70 км/ч, а пистата е с дължина 330 метра (през повечето време), завоите са изградени наклонени под голям ъгъл, често над 30 градуса. По този начин спортистите с пълна скорост не трябва да движат кормилото, когато са на търна, а трябва само да го държат прави, както е на снимката по-долу.