Balancing act: Bakit hindi na lang mahulog ang mga bisikleta?

Talaan ng mga Nilalaman:

Balancing act: Bakit hindi na lang mahulog ang mga bisikleta?
Balancing act: Bakit hindi na lang mahulog ang mga bisikleta?

Video: Balancing act: Bakit hindi na lang mahulog ang mga bisikleta?

Video: Balancing act: Bakit hindi na lang mahulog ang mga bisikleta?
Video: HUWAG MO ITO GAGAWIN! | 5 COMMON MISTAKES NG MGA BEGGINER PA LANG SA PAGBA-BIKE | HUWAG NYO GAGAWIN! 2024, Marso
Anonim

Sa ngayon, hindi makapagbigay ng tiyak na sagot ang siyensya. Pero papalapit na…

Pagsakay sa bisikleta. Parang nagbibisikleta lang, di ba? Well, hindi kung ikaw ay propesor sa Cornell University na si Andy Ruina.

Siya, kasama ang mga kapwa may-akda na sina Jim Papadopoulos, Arend Schwab, Jodi Kooijman at Jaap Meijaard, ay nagsulat ng isang papel na pinamagatang A Bicycle Can Be Self-Stable Without Gyroscopic o Castor Effects na nagmumungkahi ng mga naunang binanggit na mga kondisyon para sa katatagan ay hindi sapat na ipaliwanag – at hindi na kailangan para sa – ang phenomenon ng self-stable bike.

‘Ito ay isang kapansin-pansing bagay na ang mga tao ay maaaring manatili sa isang bisikleta sa lahat. Ngunit ang isa sa mga pinakakahanga-hangang bagay tungkol sa mga bisikleta ay nababalanse nila ang kanilang mga sarili, ' sabi ni Ruina.

Pagbibigay ng halimbawa ng sikat na eksena sa 1949 na pelikula ni Jacques Tati na Jour de Fête, kung saan hinahabol ni François ang kanyang takas na kabayo habang walang sakay na humahampas sa isang kalsada, si Ruina at ang kanyang mga kapwa siyentipiko ay nagsimulang tuklasin ang nakasanayang karunungan na dalawang kinakailangang kundisyon para manatiling patayo ang isang bisikleta ay ang gyroscopic torque ng pag-ikot ng mga gulong o ang castor trail ng front wheel.

‘Maaari mo lang panatilihing patayo ang isang bisikleta kapag umaandar ito,’ sabi ni Ruina. 'Ang kilala ay ang pagpipiloto ay nagbibigay sa iyo ng balanse. Maipapakita natin ito kung iki-lock natin ang manibela sa isang walang rider na bisikleta, itulak ito, pagkatapos ay pabayaan ito. Mabilis na mahuhulog ang bisikleta sa parehong paraan kung paano ito mahulog kapag ito ay nakatigil.’

Inihalintulad ni Ruina ang epekto sa pagbabalanse ng walis sa kamay ng isa. Habang ang patayong walis ay nagsimulang sumandal sa kaliwa, ang tagabalanse ay gumagalaw din ang kanilang kamay sa kaliwa, na dinadala ang ilalim ng walis pabalik sa ilalim ng bumabagsak na tuktok nito, sa gayon ay nabawi ang balanse. Ngunit alisin ang rider sa equation, bakit ito nangyayari sa isang bike?

‘Natural na iniisip ng mga tao na kung ang isang bagay ay umiikot nang mabilis, ito ay nagiging matigas dahil sa gyroscopic effect, kaya kapag pinihit mo ito, gusto nitong lumiko sa kabilang direksyon. Iyan ay isang karaniwang paliwanag. Ang isa pa ay ang pag-uugali ng isang bisikleta na parang castor sa isang shopping trolley.

Contact point

Ipinapalagay ng mga tao na ang aktwal na ground contact point ng front wheel ay nasa harap ng steering axis dahil sa head angle at fork rake. Ngunit sa totoo lang ang gulong ay nakikipag-ugnayan sa sahig sa likod lamang ng axis na ito.’

Ang resulta ay, tulad ng isang castor na maaaring gumalaw nang 360° sa paligid ng isang vertical axis (imagine ang iyong headset ay ang bearing ng castor at ang iyong hub ay ang axle nito), ang iyong front wheel ay 'sinusundan' ang iyong mga handlebars. Kaya't tulad ng shopping trolley, itulak ang iyong bisikleta pasulong at ang gulong sa harap ay kinakailangang ipasok at hahantong sa likod ng direksyon ng paglalakbay.

Gayunpaman, ipinakita ng mga kalkulasyon ng mga mananaliksik na alinman sa gyroscopic o castor effect ang talagang responsable para sa hilig ng isang bisikleta na umiwas at mag-stabilize sa sarili.

Para patunayan ito, binuo ni Ruina at ng kanyang team ang tinatawag nilang ‘Two Mass Skate’ (TMS). Parang fold-up na scooter, ang TMS ay may parehong mga katangian tulad ng isang bisikleta – dalawang gulong at isang harap at likurang bahagi ng masa na konektado ng bisagra (ibig sabihin, ang headset) – ngunit ginawa ito sa paraang hindi madaling kapitan ng gyroscopic o castor effect.

Upang makamit ito, dalawang maliliit na gulong ang dumidikit sa lupa, bawat isa ay may nakakadikit at samakatuwid ay kontra-umiikot na gulong na may pantay na masa sa itaas, na nag-aalis ng anumang gyroscopic effect na may magkasalungat na paggalaw (ang mga gulong ng TMS ay gumagana nang mas katulad ng mga skate). At ang contact point ng front wheel ay nasa unahan ng steering axis, hindi sa likod gaya ng sa isang castor.

Kapag itinulak at binitawan, ang walang kastor at walang trail na ‘bike’ na ito ay nananatiling patayo, kahit na itinatama ang sarili kapag kumatok sa gilid.

Kaya ito ay nagpapatunay na may ibang bagay, maliban sa gyroscopic o castor effect, ang dapat na responsable para sa tendensya ng isang bike na patatagin ang sarili sa pamamagitan ng pagpipiloto sa ilalim nito. Upang ipaliwanag ito, ang mga mananaliksik ay naniniwala na ang pamamahagi ng masa, lalo na sa steering assembly, ay susi.

Bumalik sa halimbawa ng walis, iminumungkahi ni Ruina, ‘Ang TMS ay may masa na pasulong sa steering axis pati na rin ang masa sa frame. Kapag nahulog ang harap ng bisikleta, mas mabilis itong mahulog, tulad ng pagbalanse mo ng lapis sa iyong kamay ay mas mabilis itong mahuhulog kaysa sa walis.

Kaya mas mabilis bumagsak ang masa sa harap kaysa sa masa sa likuran, ngunit nakakonekta ang mga ito sa isa't isa sa pamamagitan ng steering axis. Kaya sa pagtatangkang mahulog nang mas mabilis ang front end ay nagiging sanhi ng pagpipiloto at ibinalik ang bike sa ilalim ng sarili nito.’

Itinuro ni Ruina na hindi pa rin nito nireresolba ang tanong tungkol sa katatagan ng isang bisikleta, kahit na tungkol sa isang bike na walang rider. Ngunit ang ginagawa nito ay naglalabas ng mga bagong tanong tungkol sa kung paano tayo mananatiling tuwid sa isang bisikleta, na maaaring magresulta sa isang araw sa mga pangunahing pagbabago sa disenyo.

Gaya ng sinabi ng mga mananaliksik: ‘Ang mga resultang ito ay nagpapahiwatig na ang proseso ng ebolusyon na humantong sa mga karaniwang disenyo ng bisikleta sa kasalukuyan ay maaaring hindi pa naggalugad ng mga potensyal na kapaki-pakinabang na rehiyon sa espasyo ng disenyo.’ Kaya ayun.

Inirerekumendang: