Τα γυροσκοπικά αποτελέσματα έχουν σχεδόν τίποτα να κάνουν με την ικανότητά σας να οδηγήσετε ένα ποδήλατο

Τα γυροσκοπικά αποτελέσματα έχουν σχεδόν τίποτα να κάνουν με την ικανότητά σας να οδηγήσετε ένα ποδήλατο

Σήμερα ανακάλυψα ότι τα γυροσκοπικά αποτελέσματα δεν έχουν σχεδόν τίποτα να κάνουν με την ικανότητά σας να οδηγείτε ποδήλατο.

Το πρόβλημα με τις δυνάμεις που παράγονται από τη γυροσκοπική επίδραση σε ένα τυπικό ποδήλατο είναι ότι απλά δεν είναι πολύ ισχυροί όταν σκέφτεστε τη φυσική που εμπλέκεται στο να έχετε το μεγαλύτερο μέρος του κέντρου μάζας του ποδηλάτου στην κορυφή (μαζί σας). Βασικά σχηματίζετε ένα ανεστραμμένο εκκρεμές, το οποίο είναι πολύ πιο δύσκολο να εξισορροπηθεί από τον άλλο τρόπο.

Για να καταδείξετε πόση δύναμη χρειάζεστε εδώ, αφήστε ένα άτομο να πάρει ένα ποδήλατο που είναι εντελώς ακίνητο. Τώρα προσπαθήστε να κρατήσετε το ποδήλατο και το άτομο κεντραρισμένο κρατώντας απλά γύρω από τον άξονα ενός από τα ελαστικά. Για να συγκρίνετε αυτή τη δύναμη με το ποσό που δημιουργείται από τα γυροσκοπικά εφέ, πάρτε ένα αποσπώμενο ελαστικό ποδηλάτου με γάντζους στα πλάγια και κρεμάστε επάνω τους. Τώρα έχει κάποιος γυρίσει το ελαστικό πραγματικά γρήγορα? Μόλις περιστρέφεται, προσπαθήστε να ακουμπήσετε το ελαστικό με τον ένα ή τον άλλο τρόπο.

Σε αυτή τη μεταγενέστερη περίπτωση, θα αισθανθείτε τα γυροσκοπικά αποτελέσματα, αλλά θα πρέπει να είστε σε θέση να το κάνετε κάπως εύκολα καθώς η δύναμη που θα αισθανθείτε εδώ είναι πιθανό μόνο μερικά κιλά ή 5-10 λίβρες (αν και μπορεί να αισθάνεται περισσότερο με τα χέρια σας απλωμένα και ευθεία μπροστά σας). Στην προηγούμενη περίπτωση, με το άτομο που καθόταν στο ποδήλατο, εκτός και αν ήταν εξαιρετικά ελαφρύ ή είστε Hercules, υποθέτω ότι δεν θα μπορούσατε να έρθετε κοντά στο να τους κρατήσετε ισορροπημένους, ειδικά αν τα όπλα σας είναι τεντωμένα πλήρως.

Εάν αυτό δεν σας πείσει, ας δούμε τα μαθηματικά (ένα παράδειγμα που έκανε ο Δρ. Hugh Hunt του Πανεπιστημίου του Cambridge):

Όταν ταξιδεύετε πολύ γρήγορα στα 12 μίλια / ώρα (περίπου 6 m / s), ένας τυπικός τροχός ποδηλάτου (διάμετρος 600 mm, περιφέρεια 2 m) περιστρέφεται 3 φορές ανά δευτερόλεπτο, πράγμα που είναι ρυθμός περιστροφής w = 20 ακτίνια ανά δευτερόλεπτο.

Η περιφερειακή μάζα της, γύρω m = 1kg, συμπυκνώνεται στο χείλος, δηλ. Σε μία ακτίνα r = 300 mm. Η στιγμή της αδράνειας J είναι συνεπώς J = κύριος2 = 0,1 kg m2 (αρκετά κοντά).

Ας υποθέσουμε ότι πέφτω και προσπαθώ να χρησιμοποιήσω το γυροσκοπικό αποτέλεσμα για να με βοηθήσει να με σπρώξω ξανά. Σκεφτείτε κάποια αρκετά ξέφρενη ταλάντευση του τιμονιού παλινδρομικώς και προς τα εμπρός με ρυθμό, ας πούμε, φάλαβή= 1.6 ταλαντεύσεις ανά δευτερόλεπτο (ισοδύναμα με μια γωνιακή συχνότητα ταλάντωσης w λαβή= 2 ρ φάλαβή = 10 ακτίνια ανά δευτερόλεπτο) και σε πλάτος, για παράδειγμα, +/- 6 μοίρες (δηλ Μλαβή= 6/180 * ρ = 0,1 ακτίνια).

Η κίνηση ταλάντωσης είναι επομένως ΤλαβήΜλαβή αμαρτία(wλαβή t), και διαφοροποιώντας αυτό δίνει μια μέγιστη ταχύτητα περιστροφής λαβής του Q = wλαβή. Μ λαβή = 10 * 0.1 = 1 rad / s. Αυτή είναι η αναγκαστική ταχύτητα εκτροπής του μπροστινού τροχού που λειτουργεί ως γυροσκόπιο. Στο αποκορύφωμά της, το ζευγάρι που απαιτείται για να επιτύχει αυτή την κίνηση μετάπτωσης, λόγω των γυροσκοπικών αποτελεσμάτων, είναι Μ = J w Q = 0,1 * 20 * 1 = 2 N m Η μοτοσυκλέτα και το I ζυγίζουν 100 kg = 1000 N, οπότε το γυροσκοπικό αποτέλεσμα θα με βοηθήσει μόνο αν δεν κλίνω περισσότερο από 2 mm από το να είμαι απόλυτα όρθιος (1000 N * 0,002 m = 2 Ν m).

Έτσι, το γυροσκοπικό αποτέλεσμα σε ένα ποδήλατο, ακόμα και στα 12 μίλια / ώρα, δεν είναι πρακτικά τίποτα από την άποψη του τι θα χρειαστεί για να σας κρατήσει όρθιο. Πώς λοιπόν δεν πέφτετε κάθε δύο δευτερόλεπτα στο ποδήλατό σας;

Εν μέρει αυτό οφείλεται απλά στην ικανότητά σας να εξισορροπήσετε. Εντούτοις, ίσως έχετε παρατηρήσει ότι είναι δύσκολο να παραμείνετε ισορροπημένοι σε ποδήλατο όταν βρίσκεστε σε στάση ακόμα. Όταν αρχίσετε να πηγαίνετε πραγματικά αργά, θα παρατηρήσετε ότι φυσικά κάνετε μεγάλες διορθώσεις διεύθυνσης για να κρατήσετε τον εαυτό σας ισορροπημένο. Αυτό, στην πραγματικότητα, είναι το κύριο πράγμα που πραγματικά σας κρατάει όρθιο σε ποδήλατο με οποιαδήποτε ταχύτητα, δηλαδή διορθωτικό σύστημα διεύθυνσης. Καθώς αισθάνεστε μια ισορροπία προς τη μία κατεύθυνση, θα σας αναγκάσει να κατευθύνετε το ποδήλατο προς αυτή την κατεύθυνση για να αντισταθμίσετε, η προκύπτουσα κεντρομόλος δύναμη καταλήγει να σας εξισορροπήσει, αν υποτεθεί ότι η προσαρμογή σας ήταν η σωστή ποσότητα στροφών δεδομένης της ταχύτητάς σας και άλλων τέτοιων παραγόντων . Αν περιστραφεί, τότε θα πρέπει να κάνετε μια άλλη διόρθωση για να αντισταθμίσετε την ανισορροπία που δημιουργήθηκε από την υπερβολική διόρθωσή σας. Όσο πιο γρήγορα πηγαίνετε, τόσο μικρότερη είναι η διόρθωση που απαιτείται για να σας κρατήσει ισορροπημένη.

Στην αρχή, αυτές οι διορθωτικές κινήσεις τείνουν να είναι σχετικά μεγάλες και πολλές φορές με υπερβολική αντιστάθμιση, επειδή το σώμα σας μαθαίνει ακόμα να οδηγεί ποδήλατο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο έχετε την τάση να είναι λίγο κούνημα και να καταστρέψει πολύ όταν είστε πρώτη μάθηση. Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι διορθώσεις θα γίνουν μικρότερες και μικρότερες και ακριβέστερες μέχρι να μην παρατηρήσετε ότι τις κάνετε καθόλου, ενώ οδηγείτε ένα ποδήλατο πάνω από εξαιρετικά χαμηλές ταχύτητες (προφανώς θα τις παρατηρήσετε όταν μόλις μετακινηθείτε στο ποδήλατό σας και παρόμοια, όπως επισημάνθηκε παραπάνω).

Στοιχεία μπόνους:

  • Πολλοί άνθρωποι σκέφτονται ότι αν πήρατε δύο ελαστικά και τα στρίψατε προς αντίθετες κατευθύνσεις, θα είχατε το ίδιο γυροσκοπικό αποτέλεσμα σαν να γυρίζονταν προς την ίδια κατεύθυνση. Στην πραγματικότητα, αυτό που συμβαίνει είναι ότι, αν οι τροχοί περιστρέφονταν σε αντίθετες κατευθύνσεις, οι δύο θα ακυρώνονταν ο ένας τον άλλον, από την άποψη του γυροσκοπικού αποτελέσματος. Το γεγονός αυτό έχει χρησιμοποιηθεί για να αποδείξει στους ανθρώπους ότι μπορούν να οδηγήσουν μια μοτοσυκλέτα χωρίς προβλήματα χωρίς το γυροσκοπικό αποτέλεσμα, τοποθετώντας επιπλέον τροχούς που ανεβαίνουν ελαφρώς από το έδαφος, οι οποίοι αντιτίθενται στην περιστροφή των πραγματικών ελαστικών.
  • Όσο πιο μακριά βρίσκεται το κέντρο της μάζας για το ποδήλατο + άτομο που οδηγεί το ποδήλατο, τόσο λιγότερη κίνηση του μπροστινού τροχού θα χρειαστεί για να διατηρηθεί η ισορροπία. Αυτό είναι πιθανότατα πιο αισθητό σε ορισμένους ειδικούς κύκλους μοτοσικλετών όπου ο μπροστινός τροχός κολλάει καλά από το ποδήλατο.
  • Ένας άλλος λιγότερο γνωστός παράγοντας στην ικανότητα ποδηλασίας είναι κάτι που ονομάζεται "ίχνος". Με απλά λόγια, αυτό είναι ένα μέτρο πόσο η απόσταση από το σημείο του μπροστινού τροχού αγγίζει το έδαφος ακολουθεί το σημείο επαφής του άξονα διεύθυνσης, το οποίο περιστρέφεται ολόκληρος ο μηχανισμός διεύθυνσης (πιρούνι, τιμόνι, μπροστινός τροχός κ.λπ.). Ένα μακρύτερο ίχνος θα κάνει μια μοτοσυκλέτα να αισθάνεται πολύ πιο σταθερή από μια πιο σύντομη. Ωστόσο, εάν η διαδρομή είναι πολύ μεγάλη, το ποδήλατο θα αισθάνεται δύσκολο να οδηγηθεί. Ποδήλατα με πολύ μικρό ίχνος, ή ακόμα και αρνητικό ίχνος, θα αισθάνονται εγγενώς ασταθή. Ωστόσο, λόγω διορθωτικού συστήματος διεύθυνσης, μπορείτε ακόμα να τα οδηγήσετε. Λόγω του ζητήματος διεύθυνσης με το αυξημένο μονοπάτι, τα ποδήλατα βουνού και τα τουριστικά ποδήλατα έχουν συνήθως πολύ λιγότερα ίχνη από τα ποδήλατα δρόμου. Στην περίπτωση ποδηλάτων βουνών, αυτό επιτρέπει μεγαλύτερη "ευκινησία" στο ποδήλατο για να αντισταθμίσει το τραχύ έδαφος. Στην περίπτωση ποδηλάτων που ταξιδεύουν, αυτό βοηθά στην αντιστάθμιση του γεγονότος ότι πιθανότατα θα έχετε μαζί σας αρκετά αποσκευές και, συνεπώς, επιπλέον βάρος χαμηλό στο έδαφος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα τουριστικά ποδήλατα συχνά αισθάνονται ασταθή εάν δεν έχετε τις αποσκευές που προστίθενται και χαμηλές στο έδαφος.
  • Ενώ οι γυροσκοπικές δυνάμεις και οι τροχιές δεν είναι αρκετές για να σας κρατήσουν ισορροπημένες σε ένα ποδήλατο, είναι συνήθως αρκετές για να κρατήσετε μια μοτοσυκλέτα που δεν οδηγεί κατευθείαν μέχρι να επιβραδυνθεί σε ένα συγκεκριμένο σημείο, το οποίο ποικίλλει από το ποδήλατο στο ποδήλατο με βάση το μέγεθος του τροχού και το ίχνος.
  • Κάτι που ονομάζεται "gyrobike" βρίσκεται σε εξέλιξη για να βοηθήσει τους ανθρώπους να μάθουν να ποδηλατούν. Αυτή η μοτοσικλέτα διαθέτει εσωτερικό σφόνδυλο που παρέχει σημαντική αύξηση στο γυροσκοπικό αποτέλεσμα. Οι εφευρέτες αυτής της μοτοσικλέτας ελπίζουν ότι θα μπορούσε κανείς να αναπτυχθεί εκεί όπου το γυροσκοπικό αποτέλεσμα θα ήταν αρκετό για να κρατήσει το ποδήλατο ως επί το πλείστον ισορροπημένο ακόμα και με έναν αναβάτη, χωρίς όμως να είναι πολύ δυσκίνητο ένα ποδήλατο όσον αφορά το βάρος και τα παρόμοια.
  • Ένας άλλος τόπος που θα δείτε αυτό το εντελώς υποσυνείδητο φαινόμενο "αυτόματης διόρθωσης" εμφανίζεται όταν προσπαθείτε να σταθείτε σε ένα μέρος στο ένα πόδι. Όταν το κάνετε αυτό, πρέπει να ισορροπήσετε προσεκτικά τον εαυτό σας για να μην πέσετε. Μόλις αρχίσετε να χορεύετε όμως, οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν μικρή δυσκολία να διατηρηθούν ισορροπημένοι. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, όταν φεύγετε, όχι μόνο δημιουργείτε φυσικά διορθωτικές κινήσεις, αλλά θα έχετε και το πόδι σας γύρω από το σημείο που πρέπει να είναι για να κρατήσετε τον εαυτό σας ισορροπημένο.

Αφήστε Το Σχόλιό Σας

Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη

Κατηγορία