Dlaczego rower się nie przewraca?

Opublikowano przez

Rower jako wyjątkowy pojazd do jazdy i utrzymania równowagi wykorzystuje szereg zasad fizyki, które
łącząc się ze sobą pozwalają mu pozostać w pionie nawet bez pomocy człowieka. Mogłoby się wydawać, że główną przyczyną jest waga kolarza albo efekt żyroskopu ale nie. To sprawa bardziej skomplikowana i dotykająca ciekawego problemu.

Sprawdź również

Eksperyment Davida Jonesa

David Jones był chemikiem, który często eksperymentował poza swoim kierunkiem naukowym. Uwielbiał łączyć eksperymenty z kreatywnością, co w dzisiejszych czasach jest niezwykle rzadko spotykane wśród społeczności naukowej. Doskonale i zabawnie pisał, wymyślał dziwne urządzenia, przewidział lasery chemiczne i możliwość tworzenia trwałych struktur z atomów węgla.

W 1970 roku (lub około tej daty) postanowił odpowiedzieć na z pozoru błahe pytanie dotyczące stabilności roweru. Podeszło do tego zadania jak prawdziwy profesjonalista, budując i testując swój przerobiony rower.

Większość rowerów jest żyroskopowa, co oznacza, że dzięki siłom fizyki nie przewrócą się podczas jazdy, nawet gdy na nich nie siedzi człowiek. Doktor Jones postanowił zmienić swojego roweru tak, by nie nadawał się do normalnej jazdy. Zamontował na przednim widelcu drugie koło, które nie dotykało ziemi. Ustawił je tak, że mógł je obracać względem prawdziwego przedniego koła, co miało przeciwdziałać efektowi żyroskopowemu. Okazało się, że można na nim jeździć zarówno z dodatkowym kołem ruchomym, jak i bez niego. Doktor Jones uznał „dziwne uczucie” za efekt zwiększonego momentu bezwładności, ale nie utrudniało mu to jazdy na maszynie.

W ramach swojego eksperymentu stworzył łącznie 3 rowery: URB I z dodatkowym przeciwbieżnym kołem, które testowało teorie żyroskopowe dotyczące stabilności roweru, URB III, którego odwrócone przednie widelce zapewniały dużą stabilność, gdy był pchany i puszczany bez rowerzysty, oraz URB IV, z zamontowanym przednim kołem przed zwykłą pozycją, będący najbliższy bycia „niezdatnym do jazdy”.

Cały ten eksperyment wskazał, że oprócz umiejętności rowerzysty i sił żyroskopowych, na przednie koło działa moment obniżający środek ciężkości i siły odśrodkowe. Im cięższy ładunek roweru, tym ważniejsze stają się te siły.

Przy tworzeniu URB IV David Jones przesunął przednie koło roweru o 4 cale do przodu i ustawił system w niestabilnym obszarze (mokre koła, miękki grunt). Uznał jazdę za niepewną, ale nie niemożliwą. URB IV miał niską samostabilność i upadał na ziemię, gdy był puszczany z dużą prędkością.

Rowery się nie przewracają ze względu na wiele czynników fizycznych

Czy to przez efekt żyroskopowy?

Efekt żyroskopowy nie odpowiada za to, dlaczego rower się nie przewraca. Kiedy puścimy koło roweru
tak by jechało po płaskiej powierzchni długo się utrzyma w pozycji pionowej. Ten efekt działa gdy puścimy rozpędzony rower, ponieważ przejedzie on kilkanaście kilometrów. To tylko jeden z kilku czynników ale nie jedyny i główny.

Wszystko zależy od geometrii

Geometria roweru określa jego typ, rozmiar i sposób w jaki będzie reagował podczas jazdy. Jeśli spróbujesz przechylić oś żyroskopu w jednym kierunku, obróci się on w drugim. Kiedy rower się przechyla, efekt żyroskopowy powoduje skierowanie kierownicy w stronę przechyłu, co powoduje, że koła znajdują się z powrotem pod rowerem i pomagają utrzymać go w pozycji pionowej.

Im większy kąt, tym rower będzie szybszy i dynamiczny oraz zwrotny z przodu ale też mniej stabilny i mniej wygodny. Im niższy, łagodniejszy kąt tym rower bardziej stabilny i wygodny lecz mniej zwrotny.

Rowery szosowe również się nie przewracają same z siebie

To dlaczego rower się nie przewraca?

Fizyka ma na rower ogromny wpływ, nieustannie działają na niego różne siły i czynniki powodujące, że jest on jaki jest. Im większa stabilność, tym większe bezpieczeństwo dla rowerzysty oraz innych uczestników ruchu drogowego. Niżej podajemy to, co wpływa na rower i jego możliwość oparcia się upadkowi:

  • Prędkość. Większa prędkość wpływa na stabilność. Zbyt duża prędkość zwiększa ryzyko utraty
  • Środek masy. Im mniejszy środek masy, tym większa stabilność.
  • Kąt zwrotu kierownicy. Wpływ na przechylenie kierownicy daje kontrolę nad rowerem. równowagi.
  • Efekt giroskopowy. Ruch obrotowy kół generuje efekt giroskopowy, który nie jest decydującym czynnikiem. Rowery bez pedałów również mogą stać.
  • Siły aerodynamiczne. Wiatr i opór powietrza zwłaszcza przy większych prędkościach.
  • Rozmiar i ciśnienie opon. Rozmiar i ciśnienie mają znaczenie dla trakcji i wchłaniania wstrząsów.
  • Jakość amortyzacji. Głównie dla rowerów szosowych i górskich zwłaszcza na nierównym podłożu wpływają na amortyzację.
  • Umiejętności kierowcy. Kierowca musi się nauczyć odpowiednio przechylać ciało i kierować jednośladem.
  • Warunki atmosferyczne. Deszcz, śnieg i nie tylko działają na przyczepność opon i stabilność.

Trzymasz pion

Podsumowując, za stabilność roweru odpowiada szereg przyczyn; najbardziej pewne zasady związane z fizyką oraz warunki otoczenia. Jednoślad jest tak skonstruowany by pozwolić Ci jeździć szybko, zwalniać gdy trzeba i się nie rozpaść. Częściowo może dać Ci bezpieczeństwo chociaż ta kwestia w większości zależy od Ciebie.