Автор Ёерый Волк задал вопрос в разделе Техника
Почему велосипедист не падает когда едет? и получил лучший ответ
Ответ от PWNAGER[гуру]
Для того, чтобы двухколёсный велосипед не упал, нужно постоянно поддерживать равновесие. Поскольку площадь опоры велосипеда очень мала (в случае двухколёсного велосипеда это всего лишь прямая, проведённая через две точки, в которых колеса касаются земли) , такой велосипед может находиться только в динамическом равновесии. Это достигается с помощью подруливания: если велосипед наклоняется, велосипедист отклоняет руль в ту же сторону. В результате велосипед начинает поворачивать, и центробежная сила возвращает велосипед в вертикальное положение. Этот процесс происходит непрерывно, поэтому двухколёсный велосипед не может ехать строго прямо; если руль закрепить, велосипед обязательно упадёт. Чем выше скорость, тем больше центробежная сила и тем меньше нужно отклонять руль, чтобы поддерживать равновесие.
При повороте нужно наклонить велосипед в сторону поворота так, чтобы сумма силы тяжести и центробежной силы проходила через линию опоры. В противном случае центробежная сила опрокинет велосипед в противоположную сторону. Как и при движении по прямой, идеально сохранять такой наклон невозможно, и подруливание осуществляется точно так же, только положение динамического равновесия смещается с учётом возникшей центробежной силы.
Конструкция рулевого управления велосипеда облегчает поддержание равновесия. Ось вращения руля расположена не вертикально, а наклонена назад. Кроме того, она проходит ниже оси вращения переднего колеса и впереди той точки, где колесо касается земли. Благодаря такой конструкции достигаются две цели [14]:
* При случайном отклонении переднего колеса движущегося велосипеда от нейтрального положения возникает момент силы трения относительно рулевой оси, который возвращает колесо обратно в нейтральное положение.
* Если наклонить велосипед, возникает момент силы, поворачивающий переднее колесо в сторону наклона. Этот момент вызван силой реакции опоры. Она приложена к точке, в которой колесо касается земли и направлена вверх. Из-за того, что рулевая ось не проходит через эту точку, при наклоне велосипеда сила реакции опоры смещается относительно рулевой оси.
Таким образом, осуществляется автоматическое подруливание, помогающее поддерживать равновесие. Если велосипед случайно наклоняется, то переднее колесо поворачивается в ту же сторону, велосипед начинает поворачивать, центробежная сила возвращает его в вертикальное положение, а сила трения возвращает переднее колесо обратно в нейтральное положение. Благодаря этому, можно без особых проблем ехать на велосипеде «без рук» . Велосипед сам поддерживает равновесие. Сместив центр тяжести в сторону, можно поддерживать постоянный наклон велосипеда и выполнить поворот.
Можно заметить, что способность велосипеда самостоятельно сохранять динамическое равновесие зависит от конструкции рулевой вилки. Определяющим является плечо реакции опоры колеса, то есть длина перпендикуляра, опущенного из точки касания колеса земли на ось вращения вилки; или, что эквивалентно, но проще измерить — расстояние от точки касания колеса до точки пересечения оси вращения вилки с землёй. Таким образом, для одного и того же колеса возникающий момент будет тем выше, чем больше наклон оси вращения вилки. Однако для достижения оптимальных динамических характеристик нужен не максимальный момент, а строго определённый: если слишком малый момент приведёт к трудности удержания равновесия, то слишком большой — к колебательной неустойчивости, в частности — «шимми» (см. ниже) . Поэтому положение оси колеса относительно оси вилки тщательно выбирается при проектировании; многие велосипедные вилки имеют изгиб или просто смещение оси колеса вперёд для снижения избыточного компенсирующего момента.
Источник: вика
Серый Волк
Мыслитель
(7023)
А вы падали? пробовали всмысле? А про гироскопический момент забыли?
потому что он сидит
акуратный наверное)))
Больно.
боиЦЦа поцарапаЦЦа!! ! а оценки мне-фиолетовы !!!
гироскопический эффект (вращающееся тело сложно наклонить или повернуть) для б-бы с этим эффектом в быстрых мотоциклах облегчают и уменьшают в диаметре колеса (иначе для поворота руля на скорости приходится прикладывать большую силу)
Я хотел написать свой вариант однако это уже сделал ответчик под ником theNuclear однако все бы правильно если бы не одно но: ели критическая точка скорости вращения колес не превышена человек упадет по любому
Кто Вам такое сказал?
Варианты про гироскописческий эффект или про центробежную силу популярны, но не являются верными. Всё дело в форме вилки переднего колеса.
Особенность же её такова, что при повороте вилки центр тяжести системы "велосипед+велосипедист" приподнимается. Поэтому положжению вилки, при котором велосипед едет прямо, соответствует минимум потенциальной энергии означенной системы. А посольку ВСЕ системы ВСЕГДА стремятся достичь состояния с минимальной энергией, то именно такое положение и является устойчивым. Однако для того, чтоб система, будучи выведенной из равновесия (то еасть переведённой на более высокий уровень энергии) , возвратилась к минимуму, необходимо движение.
Диву даюсь, когда читаю про устойчивость велосипеда, устойчивость диска и даже конька, это лес, в котором здравый смысл отдыхает. Поэтому начну с конька.
Сила, которая может повернуть конёк (плоский профиль) не мгновенна, за время её действия профиль может сместиться по всей длине, и сила размажется по профилю. Конёк не повернётся, а только толкнётся с линии движения.
Из-за того, что народ в большинстве не врубается, что это такое, иллюстрирую. Если мимо проезжающему велосипедисту дать по морде, удар размажется по лицу, если пнуть по раме, удар размажется по раме. Пнувший мотоцикл - слетит с ног и будет лететь в сторону движения мотоцикла. Надеюсь, спорить никто не будет, что пинок, которым можно стоящий мотоцикл свалить, быстро движущийся мотоцикл не уронит, а свалит пинавшего.
По колёсам, дискам примерно тоже самое, но точечная сила размазывается по окружности.
Так как народ спорит, иллюстрирую. Переверни лисапет, раскрути заднее колесо, надави на камеру сбоку мелом. Опрокинул лисапет? Нет, и мела нет, а длинный след его на покрышке.