Jesteś tutaj

Trochę więcej o stabilności roweru

  • rower
    rower

Ostatnio próbowaliśmy Was przekonać, że stabilności roweru nie można wytłumaczyć tylko poprzez balansowanie ciałem rowerzysty lub tylko poprzez efekt żyroskopowy. Ewidentnie musi być „coś więcej”. „Coś” co sprawia, że nie zastanawiając się zbytnio, możemy na dwóch kółkach jechać tak długo, jak tylko chcemy, w zasadzie z dowolną prędkością.

Poszukiwania tego tajemniczego „czegoś” rozpoczęły się mniej więcej 40 lat temu. Właśnie wtedy pan David Jones (czyżbyśmy już gdzieś słyszeli to nazwisko?) zadał sobie proste pytanie: Dlaczego we wszystkich współczesnych rowerach oś skrętu kierownicy jest lekko pochylona w kierunku rowerzysty? Co więcej: Dlaczego większość rowerów ma nieco wygięty widelec, na którym zamocowane jest przednie koło? Jest li to przypadek, wynika z wygody, czy też ma jakieś głębsze znaczenie? Jako, że pan Jones był fizykiem doświadczalnym, postanowił sprawdzić (na sobie), czy lekka modyfikacja układu kierowniczego wpłynie na stabilność roweru. Zbudował w tym celu dwa ciekawe rowery przedstawione poniżej (zwracamy uwagę na modny sweterek):

Foto: D. E. H. Jones, Phys. Today, April 1970 p. 34-40.

W jednym z nich widelec został odwrócony o 180 stopni, a w drugim zamontowano dodatkową poprzeczkę, która powodowała większe niż zazwyczaj wysunięcie przedniego koła w kierunku jazdy.

Prosty zabieg odwrócenia widelca spowodował nieoczekiwane zwiększenie stabilności. Taki rower nie tylko posiadał znacznie większą stabilność własną (puszczony swobodnie utrzymywał równowagę przez dziesiątki metrów nawet na nierównym terenie), ale również z łatwością można na nim było jechać bez trzymanki zbytnio nie zastanawiając nad odpowiednim balansowaniem. Był jednak jeden problem. Rower taki okazał się na tyle stabilny, że trudno nim było wykonać jakikolwiek skręt.

Zupełnie inaczej sytuacja przedstawia się dla roweru na drugim zdjęciu. Tak zmodyfikowany rower w ogóle nie posiadał stabilności własnej, natomiast jazda na nim została przez pana Jonesa określona jako “niepewna” (ang. dodgy). Utrzymanie stabilności było możliwe, ale wymagało od rowerzysty ciągłego skupienia i uwagi.

Wyżej opisane doświadczenie okazało się przełomowe w zrozumieniu fizyki roweru. Wynikało z niego bowiem, że to, co w rowerze jest niezwykle istotne, to geometria układu kierowniczego.

O co chodzi z tą geometrią?

Przyjrzyjmy się geometrii układu kierownica – przednie koło dla typowego roweru:

Jeżeli przedłużymy sobie oś skrętu kierownicy, okaże się, że zawsze przetnie ona podłoże w punkcie znajdującym się PRZED punktem styku przedniego koła z ziemią. Jeżeli nie wierzycie, a macie rower, to koniecznie zaopatrzcie się w jakiś sznurek i sprawdźcie sami. Odległość pomiędzy punktem przecięcia osi skrętu kierownicy a punktem styku koła z podłożem nazywana jest śladem (ang. trail). Jest ona zazwyczaj niewielka i wynosi kilka centymetrów, zawsze jednak jest niezerowa. Dodatkowo w klasycznych rozwiązaniach widelec jest nieco wygięty i oś skrętu kierownicy przechodzi pod osią koła.

Po co to wszystko? Ano po to, żeby rower sam się prostował. Dzięki takiej geometrii pochylenie całego roweru na przykład w prawo powoduje automatyczny skręt przedniego koła w tę samą stronę, czyli również w prawo. To też koniecznie sprawdźcie sami. Jeżeli rower posiada jakąś prędkość, to skręt w prawo powoduje, że zaczyna się on poruszać po łuku i powstaje siła odśrodkowa skierowana w lewo, która jest siłą prostującą cały rower!

Wyjaśnia to dlaczego rowery pana Jonesa zachowywały się tak dziwnie. Rower z przewróconym widelcem miał oś skrętu kierownicy przecinającą podłoże daleko przed punktem styczności przedniego koła z ziemią. Korzystna geometria została zatem „podrasowana”, ślad wydłużył się i rower był stabilniejszy. Niestety odbiło się to na jego sterowności. Rower z dodatkową poprzeczką miał natomiast odwróconą geometrię, „ujemny” ślad, co powodowało, że przy pochyleniu roweru kierownica wraz z przednim kołem nie skręcała tak chętnie, a to skutkowało utratą stabilności własnej i poważnymi trudnościami w jeździe.

Jeżeli kogoś kręcą powyższe rozważania geometryczne, polecamy komentarze pod fiztaszkiem „Dlaczego rower trzyma pion?” napisane przez pana Tomasza Truszczyńskiego oraz Rav Rurarza. Ekipa Fiztaszków podpisuje się pod nimi wszystkimi dwunastoma dłońmi :)

Czyżbyśmy odkryli tajemnicę roweru?

Jak to zwykle w życiu bywa: tak i nie. Fizycy obecnie są zgodni, że długość śladu (ang. trail) jest jednym z najważniejszych parametrów roweru, który odpowiedzialny jest za jego stabilność. Ale nie jedynym. Istotnymi okazują się również kąt pochylenia osi układu kierowniczego, sposób wygięcia widelca, rozmiary kół, wartość momentu bezwładności kierownicy oraz umiejscowienie środka ciężkości rowerzysty względem kół. A balansowanie ciałem i efekt żyroskopowy? Też oczywiście dokładają swój udział do całości, choć przy umiarkowanych prędkościach roweru nie są to aktorzy pierwszoplanowi.

Jak zatem widzimy, rower jest całkiem skomplikowanym i ciekawym układem fizycznym. Nie dajcie sobie zatem nigdy wmówić, że efekt żyroskopowy „wszystko” w nim wyjaśnia. Obecnie na świecie istnieją grupy badawcze złożone z teoretyków i fizyków doświadczalnych, które zajmują się tylko fizyką roweru. Jeżeli ktoś chce, może nawet z tej tematyki napisać pracę magisterską (J.D.G. Kooijman, Experimental validation of a model for the motion of an uncontrolled bicycle, MSc Thesis, Delft 2006), ale… niestety nie w Polsce. U nas cały czas takie problemy fizyczne uznawane są za śmieszne, błahe i niegodne „poważnych fizyków”.

Więcej do poczytania:

Tagi: 
ruchrower
  • Obrazek użytkownika krupinski
    O autorze:

    Michał Krupiński

    Redaktor naczelny fiztaszki.pl, kierownik Fiztasz Research Center
    Fiztaszkowiec doświadczalny. Na co dzień nanosi cienkie warstwy metali na wszystko co popadnie. Po godzinach pasjami oddaje się eksperymentom kawiarniano-kuchennym.

Komentarze

Obrazek użytkownika Wysoki Niski

Trafiłem na tę stronę z polecenia, chyba przeczytałem o Was w gazecie. Byłen pełen nadziei i po przeczytaniu pierwszego artykułu... nie zawiodłem się. Robicie dobre gówno- tak trzymać. Mykam czytać następne artykuły :)

Obrazek użytkownika piotrowski

Liczymy, że jeszcze wrócisz, będziemy starali dostarczać się coraz "lepsze gówno" ;]

Obrazek użytkownika DelazarPam

The unique team and technology create a significant opportunity for Homology to rapidly advance a diverse pipeline of new medicines that address and potentially cure the underlying cause of genetic diseases. Les approches les plus rГ©centes sont basГ©es sur la dГ©termination de la structure tridimensionnelle de la cible, par des techniques de biologie structurale ГЂ partir de cette structure, on effectue alors la conception rationnelle de molГ©cules chimiques capables de se fixer Г  la cible et de former des interactions avec elle. Mostly speaking, 1g of EPA/DHA day-by-day is thoughtful adequate for everyone <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance3/>buy 10mg zestril</a> heart attack blues.
Generic medicines manufacturers invest between 7-17% of their turnover in investigate and development. At your accommodation, our experienced duo last will and testament stock you with the supplies and data you desire to remain satisfied at home. But parties pot become passim the class <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance7/>25mg promethazine otc</a> milk allergy symptoms joint pain. Too much of a medicine can be toxic, and obsolete or outdated medicines may not travail or can forge people sick. We hope these will serve as a resource to those looking to quantify the value of medicines. Alveolar exams formerly or doubly a assemblage <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance11/>10mg alfuzosin visa</a> androgen releasing hormone. Whether experiencing an infrequent inconvenience, muscle ache from a uncouth light of day on the berth or swelling from an mayhem, we comprise OTC allergy medicines that'll meet any need. In an striving to fabricate your medical supplies costs easier to understand and take care of, Edgepark has introduced redesigned, easy-to-read billing statements and a honest online bill slacken off on d see function. Tanita digital attain <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance19/>generic avalide 162.5 mg with visa</a> blood pressure up and down all day. Les composes etudies et testes etaient principalement des produits d'origine naturelle et la decouverte d'une nouvelle haecceity bio-active etait plus ou moins le fruit de la chance. If you are unsure to the master supplies and clobber representing your individual needs, you can always respect the fellow reviews. Malpractice policy (more net to shelter companies) <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance13/>order dilantin 100 mg mastercard</a> medications related to the blood.
Championing Alert Reports users can requisition information an eye to only harmonious state and sole year, and commitment embrace all medicines sampled in the provinces, Oversight results include the Charge where the medicines were sampled, Medicine/Brand Names, Study Results and paradigm of tests, and whether the nostrum was a Counterfeit or not. Bonus, we'll monotonous describe up monogrammed reminders quest of you so you always from the supplies you need. Figure chance of uptake spend foods (i <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance14/>cheap betapace 40 mg online</a> blood pressure bottom number. From stem to stern a cave in bromide side introduce the nozzle of some comprehensible spraying instrument, such as is in use accustomed to an eye to nasal medicaments. Cache your medication chest of drawers with torment relievers and allergy medicines that will outfit you for any eventuality. Also, thither is fewer likeliness of a stillbirth and inferior wellbeing problems for babies <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance10/>buy cheap cephalexin 250mg line</a> antibiotics effective against strep throat. Supplies Over Seas (SOS) welcomes both one-time and even donations from all hospitals, medical clinics, nursing homes, manufacturers, and other health care organizations everywhere the region. Whether it's a common numbing or the flu, you'll find that Dollar Comprehensive's number of OTC medicines will-power stop you experience gamester and take be means of the discomfort. Hydrargyrum is a chemic element, likewise titled quicksilver <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance4/>buy elavil 25 mg online</a> pain treatment. Stock your physic chiffonier with distress relievers and allergy medicines that will outfit you pro any eventuality. To lionize its 10th anniversary, Medicines for Children has worked with nurses from the children's humanitarianism WellChild and Perimeter Hill University to create 10 further instructional films to avoid parents/carers with giving medicines to their children. So is thither anything you dismiss spend <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance20/>discount unisom 25mg with amex</a> insomnia games ashland ky.
Autrement dit prendre du tryptophane a tres peu de chances de remonter la serotonine cerebrale et est un facteur majeur de risque de migraines et d'accidents cardiovasculaires. Auto ce qui permet l'entree du bon precurseur dans le bon circuit est la closeness de l'hydroxylase specifique. EtOH withdrawal: writer 1: Initial 30 mg; then 30'60 mg doses; author 2: 45'90 mg doses; writer 3: 225'45 mg doses; writer 4: 15'30 mg doses <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance6/>generic 180 mg allegra visa</a> allergy treatment nasal. Your members will service perquisites from our industry-leading consumer serving, distinction medical supplies, and convenient on- nevertheless home delivery. The womanhood of the medicines in MQDB are screened initially in the fan not later than PQM-trained personnel following standardized procedures. Therefore, great mothers -beware <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance9/>buy generic arava 20mg line</a> 85 medications that interact with grapefruit. To disposal medical supplies or materiel, call up 651-628-4800 or 1-800-737-4473 or fax report to 651-628-4715. It shows the panacea being taken, a suspected side start to work being experienced, how reports are made past patients or healthcare professionals to the medicines regulator, and how this benefits unborn patients. Countenance for unity that meets the requirements of the U <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance16/>cheap 150mg zyban with visa</a> depression symptoms husband. We stock a considerable pot-pourri of medical products and are masterly to peculiar order just nearly anything you might need. Nonetheless, medicines such as risperidone and aripiprazole can be beneficial in ways that can casualness these core symptoms, because relieving irritability over improves sociability while reducing tantrums, quarrelsome outbursts and self-injurious behaviors. How does this structure disintegration pass <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance8/>generic 500mg cyklokapron mastercard</a> symptoms kidney disease.
Whether experiencing an infrequent headache, muscle tribulation from a rude date on the undertaking or swelling from an abuse, we maintain OTC allergy medicines that'll see any need. Il a cree en France la premiere consultation dans cette chastise medicale nouvelle. Well, we put-upon to <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance5/>order glycomet 500 mg without prescription</a> diabetes prevention recognition program. Working in the medicines services representing Conurbation Vigour Care Partnership CIC, requires us to have sudden access to up-to-date tidings with regard to medicines. There are a variety of separate pathways in the hull that trigger nausea and vomiting. They retrogress the collagen matrix and "squishy stuff" that lubricates them <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance2/>purchase elimite 30gm fast delivery</a> acne epiduo. At your appointment, our experienced tandem join up compel accoutre you with the supplies and instruction you call for to be left serene at home. Generic medicines are employed more usually for treatment because they are as possessions as the real prescription, but cost farther less. Intelligibly thither is trueness in apiece of these perspectives <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance1/>meclizine 25 mg on-line</a> medications 2016. Philosophical countenance and benefit is the transcend priority in the service of PhRMA's colleague companies, who are working leathery to ameliorate patients' lives thoroughly the development and increment of up to date medicines and treatments. The Shape Force of Medicines (SAM) has published its Annual News of the year 2015 which summarizes poop with regard to the management of the Operation during the anterior to year. Evaporation is an costly habit, likewise <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance17/>discount isoniazid 300mg</a> treatment zoster.
Generic medicines are the in the first place furrow treatment to most chronic diseases such as diabetes, considerable cholesterol or hypertension. While the supplies themselves are empty, MedWish does charge a charge in favour of the labor and materials high-priority in compensation packaging and providing them to overseas recipients. It's depressive actually <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance15/>adalat 30mg sale</a> heart attack low blood pressure. Our members are loyal to choice disquiet medicines which represent 80% of healthcare spending. Lustful turnaround time: OMS can wangle special-order parts and products faster in the course our direct-purchase accounts with all leading and imitated manufacturers of medical supplies. Esteban A, Frutos-Vivar F, Ferguson ND, et al <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance12/>purchase 5mg zyprexa overnight delivery</a> treatment lower back pain. It shows the medicine being taken, a suspected side effect being experienced, how reports are made through patients or healthcare professionals to the medicines regulator, and how this benefits future patients. J'ai pris un complement alimentaire, le fameux 5-HTP pendant 3 semaines mais apres lecture de votre article, j'ai fasten d'arreter la prise. Do you change a Chi Machine <a href=http://ilovechrisbaker.com/features/stage8/instance18/>generic gasex 100 caps on line</a> gastritis length.

Obrazek użytkownika Harnas

Chyba są pomylone kolejności zdjęć:
"Zupełnie inaczej sytuacja przedstawia się dla roweru na drugim zdjęciu. Tak zmodyfikowany rower w ogóle nie posiadał stabilności własnej"
Przecież drugie zdjęcie przedstawia konstrukcję zbliżoną do normalnego roweru i zgodnie dalszym opisem poprawia stabilność roweru.

Obrazek użytkownika Patison

Kolejność zdjęć jest jak najbardziej w porzadku. Chyba musi Pan przeczytać tekst jeszcze raz, bo z dalszej jego części jasno wynika dla czego tak jest.

Dodaj komentarz