Как держать равновесие на велосипеде влияние гироскопического эффекта на большой скорости
Но что еще оказывает помощь держать равновесие на велосипеде? Оказывается, гироскопический эффект (смотрите схему ниже). Раскрученное велосипедное колесо владеет всеми особенностями гироскопа.
Чем больше его масса (правильнее, момент инерции) и скорость вращения, тем посильнее воздействие гироскопического результата. В случае если колесо развернуть налево около вертикальной оси, оно согнётся в правую сторону. А вдруг его наклонить влево, то оно послушно повернется налево.
Оба этих результата (их именуют гироскопической прецессией) оказываются до крайности нужными для автоматического удержания равновесия и для руления.
Гироскопическая прецессия.
В случае если вращащееся колесо поворачивать налево, оно наклоняется строго вправо, но в случае если его наклонять влево, оно поворачивается налево.
Пускай велосипедист, снова же безмятежно катясь по прямой, ровной и ровной дороге без рук и наслаждаясь пейзажем, случайно отклонился от вертикали влево. Срочно гироскопические силы оказывают помощь развернуть переднее колесо налево. И велосипед начинает равномерный вираж в левую сторону.
В один момент появляется центробежная сила, направленная вправо. Она пытается вернуть сходное вертикальное положение и прямолинейное движение, не даёт велосипеду согнуться. Велосипедист тогда вправе выбрать: продолжать поворот, либо катить дальше по прямой.
Противоруление.
- Исходная траектория
- Момент противоруления
- Момент противоруления
- Поворот
Сейчас еще мало о рулении. Имеется два известных метода совершить поворот, в то время, когда велосипед катится прямо:
1 — согнуться;
2 — развернуть руль.
В отличие от случайного наклона велосипеда, что был только что рассмотрен, узнаем, что реально случится, в случае если умышленно развернуть руль влево. Сходу появляется гироскопическая прецессия переднего колеса, действующая направо и, как дополнение к ней, центробежная сила, приложенная к ЦТ. На громадной скорости эти две силы легко смогут привести к падению.
Но, в случае если на мгновение скоро развернуть руль в противоположном направлении (направо) и вернуть его обратно в исходное положение, то прецессия и центробежная сила наклонят велосипед в искомую сторону — налево. После этого в воздействие вступает сила тяжести, усугубив наклон и запустив гироскопическую прецессию, поворачивающую велосипед и переднее колесо в установившейся поворот.
Реально перемещение рулем весьма мелкое, поскольку гироскопическая прецессия зависит не от амплитуды перемещения, а от скорости. Прием данный именуют по-различному, «контрруление» либо «противоруление». Более всего он известен среди мотоциклистов.
Большая часть велосипедистов о нем совсем не вспоминает, но неизменно его применяет, а что им еще остается?
Сейчас нам остается взглянуть, как действеннее всего направить велосипед из прямолинейного качения в поворот перемещением корпуса. Чем-то это напоминает идею «контрруления», лишь напротив, без перемещения руля. Время от времени видится термин «контрнаклон». Чтобы наклонить велосипед в одну сторону, нужно переместить корпус в другую, как бы оттолкнувшись от него.
Но перемещение должно быть не только вбок, но и легко вверх, как словно бы раскачивают качели. На практике это указывает, что для наклона велосипеда влево нужно сперва переместить корпус вправо, легко приподнявшись на педалях, и круговым перемещением возвратиться в исходное состояние (на седло). И в том и другом случае, «контрруления» и «контрнаклона», физическое воздействие выглядит противоестественным, противоположным здравому смыслу.
Но при обучении езде на велосипеде эти навыки становятся автоматическими, «зашитыми» на подсознательном уровне, к примеру, как умение плавать.
Гироскопический эффект.
Д. Джонс продемонстрировал, как очень сильно воздействует на устойчивость гироскопический эффект, и возможно ли сделать полностью неустойчивый велосипед.
Он попытался убрать гироскопический момент. Для этого был сделан экспериментальный велосипед HB-1, в котором было особое переднее колесо, не контактирующее с поверхностью. Его масса и диаметр совершенно верно совпадали с главным передним колесом велосипеда HB-1.
Посредством этого дополнительного колеса достигался нулевой суммарный момент за счёт того, что оно вращалось в противоположную сторону главному колесу.
И не обращая внимания на это хватало легко ездить НВ-1. Независимо от того в какую сторону вращалось дополнительно колесо либо по большому счету не вращалось велосипед был лёгок в управлении. Данный опыт продемонстрировал, что на простых скоростях роль гироскопических сил весьма маленькая. В то время, когда же НВ-1 запустили без велосипедиста, он повел себя весьма интересно. В случае если дополнительное колесо вращалось в противоположную сторону, то велосипед сходу падал.
В то время, когда оба колеса вращались в одну и ту же сторону, то кроме того на мелких скоростях велосипед отлично держал равновесие.
Результаты опыта оказались достаточно очевидными: велосипед сам по себе стабилизируется гироскопическими силами, а велосипед с велосипедистом — нет. Через чур мелки гироскопические силы по сравнению весом и силами инерции велосипедиста.
Наверное, у дорожных, горных велосипедов и городских гироскопические эффекты начинают хоть как-то сказываться на скоростях далеко за 30 км/ч. А для шоссейных с их сверхлегкими колесами — при значительно более высоких скоростях. Так что гонщику нужно весьма попытаться, максимально разогнавшись на долгом спуске, войдя в крутой поворот, дабы данный эффект внёс ощутимый вклад в удержание равновесия.
Вероятнее, его стремительнее снесет центробежной силой с дороги.
