Теңдестіру әрекеті: Неліктен велосипедтер құлап кетпейді?

Мазмұны:

Теңдестіру әрекеті: Неліктен велосипедтер құлап кетпейді?
Теңдестіру әрекеті: Неліктен велосипедтер құлап кетпейді?

Бейне: Теңдестіру әрекеті: Неліктен велосипедтер құлап кетпейді?

Бейне: Теңдестіру әрекеті: Неліктен велосипедтер құлап кетпейді?
Бейне: Избавьтесь от жира на животе, но не совершайте этих ошибок 2024, Наурыз
Anonim

Әзірше ғылым нақты жауап бере алмайды. Бірақ жақындап келеді…

Велосипед тебу. Бұл велосипед тебу сияқты, солай ма? Егер сіз Корнелл университетінің профессоры Энди Руина болсаңыз емес.

Ол бірлескен авторлары Джим Пападопулос, Аренд Шваб, Джоди Коойжман және Яап Мейдярдпен бірге «Велосипед гироскопиялық немесе касторлық әсерлерсіз өздігінен тұрақты бола алады» атты мақала жазды. өздігінен тұрақты велосипед феноменін жеткілікті түрде түсіндіріңіз және тіпті қажет емес.

‘Адамдардың велосипедте мүлдем тұра алатыны керемет нәрсе. Велосипедтердің ең таңғаларлық тұстарының бірі – олардың тепе-теңдікті сақтай алатындығы, - дейді Руина.

Жак Татидің 1949 жылы шыққан «Жур де Фет» фильміндегі атақты оқиғаны мысалға келтіре отырып, тайраңдаған пошташы Франсуа далада мінбестен келе жатқан өзінің қашып кеткен атын қуып келе жатқанда, Руина мен оның әріптес ғалымдары кәдімгі даналықты зерттеуге кірісті. Велосипедтің тік тұруының екі қажетті шарты – дөңгелектердің айналуының гироскопиялық моменті немесе алдыңғы доңғалақтың дөңгелек ізі.

«Велосипедті қозғалған кезде ғана тік ұстай аласыз», - дейді Руина. «Рульдік тепе-теңдікті сақтайтыны белгілі. Егер біз шабандозсыз велосипедтің рульін бекітіп, оны итеріп, содан кейін жіберсек, мұны көрсете аламыз. Велосипед қозғалмайтын кезде қалай құласа, солай тез құлап кетеді.’

Руина әсерді қолындағы сыпырғыштың теңестірілуімен салыстырады. Тік сыпырғыш солға еңкейе бастағанда, теңгеруші қолын да солға жылжытып, сыпырғыштың түбін құлап жатқан төбесінің астына қайтарады, осылайша тепе-теңдікті қалпына келтіреді. Бірақ шабандозды теңдеуден алып тастасақ, неге бұл велосипедпен болады?

‘Адамдар табиғи түрде бір нәрсе жылдам айналса, гироскопиялық әсерге байланысты ол қатты болып қалады деп ойлайды, сондықтан оны бұрған кезде ол басқа жаққа бұрылғысы келеді. Бұл бір жалпы түсініктеме. Екіншісі - велосипед сауда арбасындағы кастор сияқты әрекет етеді.

Байланыс нүктесі

Адамдар басының бұрышы мен шанышқы тырмасына байланысты алдыңғы доңғалақтың нақты жерге жанасу нүктесі руль осінің алдында деп есептейді. Бірақ іс жүзінде доңғалақ дәл осы осьтің артында еденге тиеді.’

Нәтиже, тік осьтің айналасында 360° қозғала алатын доңғалақ сияқты (гарнитура - доңғалақтың мойынтіректері, ал хаб - оның осі деп елестетіңіз) алдыңғы доңғалағыңыз рульге "еріп жүреді". Сауда арбасы сияқты, велосипедіңізді алға қарай итеріңіз, ал алдыңғы доңғалақ міндетті түрде ішке кіріп, саяхат бағытының артында жүреді.

Алайда, зерттеушілердің есептеулері гироскопиялық немесе касторлық әсердің велосипедтің басқаруға және өзін-өзі тұрақтандыруға бейімділігіне шын мәнінде жауапты емес екенін көрсетті.

Мұны дәлелдеу үшін Руина мен оның командасы «Екі жаппай сырғанау» (TMS) деп атайтын нәрсені құрастырды. Жиналмалы скутерге ұқсайтын TMS велосипедпен бірдей қасиеттерге ие – екі доңғалақ және топсамен (яғни, гарнитура) байланыстырылған массаның алдыңғы және артқы бөлігі – бірақ ол ондай емес етіп жасалған. гироскопиялық немесе касторлық әсерлерге бейім.

Осыған қол жеткізу үшін екі кішкентай дөңгелек жерге тиеді, олардың әрқайсысында бірдей массадағы жанасу және керісінше айналмалы дөңгелегі бар, ол қарама-қарсы қозғалыстағы кез келген гироскопиялық әсерді болдырмайды (TMS дөңгелектері коньки сияқты жұмыс істейді). Ал алдыңғы доңғалақтың жанасу нүктесі рульдік осьтің алдында орналасады, доңғалақтағыдай артында емес.

Итеріліп, босатқанда бұл доңғалақсыз, ізі жоқ «велосипед» тік тұрады, тіпті бүйірден соғылғанда өзін түзетеді.

Демек, бұл гироскопиялық немесе касторлық әсерлерден басқа, велосипедтің рульді басқару арқылы өзін-өзі тұрақтандыру үрдісіне жауапты болуы керек екенін дәлелдейді. Мұны түсіндіру үшін зерттеушілер массаның, әсіресе рульдік жиынтықта таралуы маңызды деп есептейді.

Сыпырғыш мысалына оралсақ, Руина былай дейді: «TMS рульдік осінен алға қарай, сонымен қатар жақтаудағы массаға ие. Велосипедтің алдыңғы жағы құлаған кезде ол тезірек түседі, қолыңыздағы қарындашты теңестірсеңіз, ол сыпырғыштан да жылдам түседі.

Сонымен, алдыңғы масса артқы массаға қарағанда жылдамырақ түседі, бірақ олар бір-бірімен рульдік ось арқылы қосылған. Осылайша, жылдамырақ құлау үшін алдыңғы шеті рульді басқарады және велосипедті қайтадан астына түсіреді.’

Ruina бұл әлі де велосипедтің тұрақтылығы туралы мәселені шеше алмайтынын атап өтті, кем дегенде, бұл шабандозсыз велосипедке қатысты. Бірақ ол велосипедте қалай тік жүретінімізге қатысты жаңа сұрақтар тудырады, бұл бір күні дизайнның түбегейлі өзгеруіне әкелуі мүмкін.

Зерттеушілер айтқандай: «Бұл нәтижелер қазіргі кездегі велосипед дизайнына әкелген эволюциялық процесс дизайн кеңістігіндегі әлеуетті пайдалы аймақтарды әлі зерттемеген болуы мүмкін.» Сонымен.

Ұсынылған: