Balans hərəkəti: Niyə velosipedlər sadəcə yıxılmır?

Mündəricat:

Balans hərəkəti: Niyə velosipedlər sadəcə yıxılmır?
Balans hərəkəti: Niyə velosipedlər sadəcə yıxılmır?

Video: Balans hərəkəti: Niyə velosipedlər sadəcə yıxılmır?

Video: Balans hərəkəti: Niyə velosipedlər sadəcə yıxılmır?
Video: Kim nə başa düşdü ❓ 2024, Mart
Anonim

Hələlik elm qəti cavab verə bilmir. Amma getdikcə yaxınlaşır…

Velosiped sürmək. Bu, velosiped sürmək kimidir, elə deyilmi? Əgər siz Kornell Universitetinin professoru Endi Ruinasınızsa yox.

O, həmmüəlliflər Jim Papadopoulos, Arend Schwab, Jodi Kooijman və Jaap Meijaard ilə birlikdə "A Velosiped Gyroscopic and Castor Effects Without Self-stabil ola bilər" adlı məqalə yazıb. öz-özünə dayanan velosiped fenomenini yetərincə izah edin və hətta lazım deyil.

‘İnsanların ümumiyyətlə velosipeddə ayaq üstə qala bilməsi əlamətdar bir şeydir. Lakin velosipedlərin ən heyrətamiz cəhətlərindən biri də onların özlərini tarazlaya bilmələridir,” Ruina deyir.

Jak Tatinin 1949-cu ildə çəkdiyi "Jour de Fête" filmindəki məşhur səhnəni misal gətirərək, poçtalyon Fransuanın qaçan atını kənd yolunda minənsiz dolanarkən qovması ilə Ruina və onun elm yoldaşları ənənəvi müdrikliyi tədqiq etməyə başladılar. Velosipedin dik vəziyyətdə olması üçün iki zəruri şərt ya təkərlərin fırlanma anı və ya ön təkərin təkər izi idi.

"Velosipedi yalnız hərəkət edərkən dik saxlaya bilərsiniz," Ruina deyir. “Məlum olan odur ki, sükan sizə tarazlıq verir. Sürücüsüz bir velosipeddə sükanı kilidləsək, onu itələsək və sonra buraxsaq, bunu göstərə bilərik. Velosiped hərəkətsiz vəziyyətdə olduğu kimi tez aşacaq.'

Ruina təsiri süpürgənin əlindəki balansa bənzədir. Şaquli süpürgə sola əyilməyə başlayanda, tarazlayıcı əlini də sola aparır, süpürgənin altını yıxılan üst hissəsinin altına qaytarır və bununla da tarazlığı bərpa edir. Amma sürücünü tənlikdən çıxarsaq, bu niyə velosipedlə baş verir?

‘İnsanlar təbii olaraq düşünürlər ki, bir şey sürətlə fırlanırsa, giroskopik effektə görə sərtləşir, ona görə də onu çevirəndə əks tərəfə dönmək istəyir. Bu ümumi bir izahatdır. Digəri isə velosipedin alış-veriş arabasındakı təkər kimi davranmasıdır.

Əlaqə nöqtəsi

İnsanlar baş bucağı və çəngəl dırmığı səbəbindən ön təkərin faktiki yerlə təmas nöqtəsinin sükan oxunun qarşısında olduğunu düşünürlər. Amma əslində təkər bu oxun arxasında yerlə təmasda olur.'

Nəticə, şaquli ox ətrafında 360° hərəkət edə bilən təkər kimi (təsəvvür edin ki, qulaqlıq təkərin yatağınıdır və mərkəziniz onun oxudur), ön təkəriniz sükanınızın arxasınca gedir. Beləliklə, alış-veriş arabası kimi, velosipedinizi irəli itələyin və ön təkər mütləq içəri girib səyahət istiqamətinin arxasına keçir.

Lakin tədqiqatçıların hesablamaları göstərdi ki, nə giroskopik, nə də kastor effekti əslində velosipedin sükanı idarə etməyə və özünü sabitləşdirməyə meylindən məsul deyil.

Bunu sübut etmək üçün Ruina və komandası 'İki Kütləvi Skate' (TMS) adlandırdıqları şeyi qurdular. Qatlanan skuter kimi görünən TMS velosipedlə eyni xüsusiyyətlərə malikdir – iki təkər və bir menteşə (yəni, qulaqlıq) ilə birləşdirilən kütlənin ön və arxa hissəsi – lakin o, elə hazırlanmışdır ki, o, giroskopik və ya kastor effektlərinə meyllidir.

Buna nail olmaq üçün iki kiçik təkər yerlə təmasda olur, hər birinin üstündə eyni kütləyə malik olan toxunan və buna görə də əks-fırlanan təkər əks hərəkətlə istənilən giroskopik effekti ləğv edir (TMS-in təkərləri daha çox konki kimi işləyir). Ön təkərin təmas nöqtəsi təkərdə olduğu kimi arxada deyil, sükan oxundan qabaqda yerləşir.

İtələdilib sərbəst buraxıldıqda bu təkərsiz, cığırsız "velosiped" dik qalır, hətta yandan döyülsə də özünü düzəldir.

Buna görə də, bu sübut edir ki, gyroskopik və ya kastor effektlərindən başqa başqa bir şey velosipedin öz altında sükanı idarə edərək özünü sabitləşdirmə meylinə cavabdeh olmalıdır. Bunu izah etmək üçün tədqiqatçılar hesab edirlər ki, kütlənin, xüsusən də sükan qurğusunda paylanması əsasdır.

Süpürgə nümunəsinə qayıdaraq, Ruina təklif edir: “TMS-in sükan oxundan irəlidə olan kütləsi, eləcə də çərçivədəki kütləsi var. Velosipedin qabağı düşəndə o, daha sürətli düşür, necə ki, əlinizdə bir qələmi tarazlasanız, o, süpürgədən daha sürətli düşəcək.

Beləliklə, ön kütlə arxa kütlədən daha sürətli düşür, lakin onlar sükan oxu ilə bir-birinə bağlıdır. Beləliklə, daha sürətli yıxılmaq cəhdində ön hissə sükanı idarə etməyə səbəb olur və velosipedi öz altına qaytarır.’

Ruina qeyd edir ki, bu, hələ də velosipedin dayanıqlığı məsələsini həll etmir, ən azı sürücüsüz velosipedə aid olduğu kimi. Lakin bunun etdiyi şey velosipeddə necə dik qaldığımıza dair yeni suallar verməkdir ki, bu da bir gün əsas dizayn dəyişiklikləri ilə nəticələnə bilər.

Tədqiqatçıların dediyi kimi: 'Bu nəticələr ümumi mövcud velosiped dizaynlarına səbəb olan təkamül prosesinin dizayn məkanında potensial faydalı bölgələri hələ tədqiq etmədiyinə işarə edir.' Beləliklə.

Tövsiyə: