Gyulladásos hatások szinte semmi köze ahhoz, hogy kerékpározzon

2024 Szerző: Sherilyn Boyd | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 09:39

Ma azt találtam, hogy a giroszkópos hatások szinte semmi köze nem ahhoz, hogy biciklizni tudjanak.

A tipikus kerékpár gyroscopikus hatásából eredő erők problémája, hogy egyszerűen nem túl erősek, amikor figyelembe veszik a fizikát, amely a csúcson a kerékpár tömegközéppontjának legnagyobb része (veled). Alapvetően egy invertált inga, amely sokkal nehezebb egyensúlyba hozni, mint a másik irányba.

Annak szemléltetésére, hogy mennyi erőre van szükség itt, legyen egy személy egy olyan kerékpárra, amely teljesen csendes. Most próbáld meg tartani a kerékpárt és a személyeket, akiket az egyik gumiabroncs tengelye körül tartanak. Ha összeveti ezt az erőt a giroszkópos hatásokból származó mennyiséggel, vegyen le egy kerékpár gumiabroncsot az oldalán, és ragaszkodjon hozzájuk. Most van valaki, aki nagyon gyorsan forog a gumiabroncson; ha fonódik, próbálja lehajtani a gumiabroncsot egyik irányban, akár a másikban.

Ebben a későbbi esetben érezni fogják a giroszkopikus hatásokat, de könnyedén meg kell tudnod csinálni, mivel az erő, amelyet érezni fogsz, valószínűleg csak néhány kilogramm vagy 5-10 kiló a karjaid kinyújtva és egyenesen előtted vannak). Az előző esetben a kerékpáron ülõ személynek, hacsak nem rendkívül könnyû, vagy Hercules vagy, azt hiszem, nem tudtál még közeledni ahhoz, hogy kiegyensúlyozott legyen, különösen, ha a karjaid teljesen ki vannak téve.

Ha ez nem győzte meg, nézzük meg a matematikát (például Dr. Hugh Hunt a Cambridge-i Egyetemen):

Ha nagyon gyors járás 12 km / órás sebességnél (kb. 6 m / s), egy tipikus kerékpár (600 mm átmérőjű, 2 m-es kerülete) másodpercenként 3-szor forog, ez egy centrifugálási sebesség w = 20 radán / másodperc.

A periférikus tömege körül m = 1 kg, a peremre koncentrálódik, azaz kb r = 300 mm. A tehetetlenség pillanatában J ezért J = úr² = 0,1 kg m² (elég közel).

Tegyük fel, hogy leesik, és megpróbálom használni a gyroscopikus hatást, hogy segítsenek ismét felemelni. Gondoljunk arra, hogy a kormányszerkezet kissé őrülten megdőlt a szinuszszerűen, mondjuk, f_fogantyú= 1,6 wobbles másodpercenként (ami egyenlő a wobbling szög frekvenciájával w _fogantyú= 2 p f_fogantyú = 10 radian / másodperc) és egy +/- 6 fokos amplitúdójú (pl M_fogantyú= 6/180 * p = 0,1 radian).

A csomó mozgás tehát T_fogantyú = M_fogantyúbűn(w_fogantyú t), és ezt megkülönböztetve a csúcsgörgő csúszósebességet adják Q = w_fogantyú.M _fogantyú = 10 * 0,1 = 1 rad / s. Ez a gyroskópként működő első kerék kényszerített precessziós sebessége. Csúcsán a győzelemes hatások miatt a precessziós mozgás eléréséhez szükséges pár szükséges M = J w Q = 0,1 * 20 * 1 = 2 N m A kerékpár és én súlya 100 kg = 1000 N, így a gyroscopikus hatás csak akkor segít, ha nem dől több mint 2 mm, hogy tökéletesen álló (1000 N * 0,002 m = 2 Nm).

Tehát a kerékpárral végzett gyroskópikus hatás, még a 12 mérföld / hó sebességgel is gyakorlatilag semmi sem, amire szüksége lenne ahhoz, hogy állást tartson. Szóval hogyan nem esik két másodpercenként a kerékpáron?

Részben ez csak az egyensúlyi képességed miatt következik be. Azonban valószínűleg észrevette, hogy nehezen egyensúlyozható a kerékpáron, amikor egy állványon áll. Ha nagyon lassan indulsz, akkor észre fogod venni, hogy természetesen nagy kormánykorrekciókat készítesz, hogy kiegyensúlyozott legyen. Ez valójában az az elsődleges dolog, amely ténylegesen tartja magát egy kerékpáron minden sebességnél, nevezetesen a korrekciós kormányzásnál. Mivel úgy érzed, hogy az egyik irányba az egyensúlyhiány van, akkor a kerékpározást az irányba irányítja, hogy kompenzálja, az eredményül kapott centripetális erő kiegyensúlyozza Önt, feltéve, hogy a beállítás a megfelelő fordulatszámot jelentette, mivel a sebességet és más hasonló tényezőket. Ha megfordult, akkor egy újabb korrekciót kell végrehajtania, hogy kiegyenlítse a túl korrigált egyenlőtlenséget. Minél gyorsabban megy, annál kisebb a korrekció, ami szükséges ahhoz, hogy kiegyensúlyozott legyen.

Kezdetben ezek a korrekciós mozdulatok általában viszonylag nagyok és gyakran túlkompenzálódnak Önnel, mert teste még mindig kerékpározik. Ez az oka annak, hogy hajlamosak vagyunk kicsit csikorgatni és roncsozni, amikor elsőként tanulunk. Idővel ezek a korrekciók kisebbek és kisebbek lesznek, és pontosabbak lesznek addig, amíg tényleg nem veszti észre, hogy mindenképpen csinálsz őket, miközben a szuper lassú sebesség fölé biciklizsz (természetesen még mindig észre fogod venni, amikor alig mozogsz a kerékpárán és hasonlók, amint fentebb már említettük).

Bónusz tények:

Sokan azt gondolják, hogy ha két gumit vettél és ellentétes irányba forgatod, akkor ugyanazt a gyroskópikus hatást érheted el, mintha ugyanabba az irányba fordulna. Valójában mi fog történni, hogy ha a kerekeket ellentétes irányba forgatják, akkor a kettő egymás után megszakítja a gyroskópikus hatást. Ezt a tényt arra használták fel, hogy megmutassák az embereknek, hogy a giroszkóp nélkül is képesek a kerékpárokat kerékpározni, ha az extra gumiabroncsok felemelkednek a talajról, amelyek a forgó kerekek forgatását okozzák.
Minél messzebb halad előre a kerékpár és a kerékpáros kerékpár tömegközéppontja, annál kevesebb az első kerékmozgás, amelyre szükség lesz az egyensúly fenntartásához. Ez valószínűleg a leginkább észrevehető bizonyos egyedi motorkerékpároknál, ahol az első kerék jól tapad a kerékpárról.
Egy másik kevésbé ismert tényező a kerékpáros lovaglásban az úgynevezett "nyomvonal". Egyszerűen megfogalmazva, ez az az intézkedés, hogy az első kerék pontjától való távolság milyen mértékben érinti a talajt a kormánytengely érintkezési pontjához, ahol az egész kormánymű (villa, kormány, első kerék, stb.) Elfordul. A hosszabb nyom a motor sokkal stabilabbá válik, mint egy rövidebb. Ha azonban a nyomvonal túl hosszú, a kerékpár nehezen irányítható. A túl kevés ösvényen, vagy akár negatív nyomvonalon lévő kerékpárok természetszerűleg instabilak; bár a korrekciós kormányzás miatt még mindig fel tudsz lovagolni. A megnövelt ösvényekkel járó kormányzási probléma miatt a hegyi kerékpárok és a kerékpáros túrák általában sokkal kevesebb utat mutatnak, mint az utcai kerékpárok. A hegyi kerékpárok esetében ez a kerékpár "agilitását" teszi lehetővé, hogy kompenzálja a durva terepet. Kerékpáros túrák esetén ez kompenzálja azt a tényt, hogy valószínűleg csomagokkal fogsz csomagolni veled egy kis poggyász mellett, és ezáltal extra súlyt jelent a talajra. Ez az oka annak, hogy a kerékpáros túrák gyakran instabilnak érzik magukat, ha nincs olyan poggyászuk hozzá, és alacsony a földre.
Míg a giroszkópikus és a nyomóerők nem elégségesek ahhoz, hogy egyensúlyban maradjanak a kerékpáron, általában elegendőek ahhoz, hogy egy kerékpáros bicikli egyenesen haladjon, amíg egy bizonyos pontig nem lassul, és ez a kerékpártól a kerékig és a nyomvonalig változik.
Valami "gyrobike" néven fejlesztés alatt áll, hogy segítsen az emberek megtanulni biciklizni. Ez a kerékpár belső lendkerékkel rendelkezik, amely jelentősen növeli a giroszkópikus hatást. Ennek a kerékpárnak a feltalálói remélik, hogy egy olyan gyújtózsinórt eredményezhet, ahol a giroszkópikus hatás elegendő ahhoz, hogy a kerékpár még a versenyzőnél is kiegyensúlyozott legyen, miközben még mindig nem túl nehézkes a súly és hasonlók számára.
Egy másik hely, ahol látni fogja ezt a valamivel alvilági "auto-korrekció" jelenséget, amikor fel akarsz állni egy helyen egy lábon. Ha így teszel, gondosan mérlegelnie kell magadat, nehogy leessen. Amint elkezdesz ugrani, a legtöbb embernek kevés nehézsége van a kiegyensúlyozottság fenntartásában. Ez azért van, mert ha felszállsz, akkor nemcsak természetes módon javító mozgásokat hozsz létre, hanem a lábad körül is ott lesz, ahol ki kell egyensúlyozni.