Hunter

Újra kell gondolni a kerékpárt

Hogyan marad egy kerékpár állva mozgás közben? Ez a kérdés mindig is a tudomány egyik rejtélyének számított, amit immár több mint egy évszázada a giroszkópos hatások egy ködös elegyével próbálnak magyarázni.

Az amerikai Cornell Egyetem és a holland Delft Műszaki Egyetem tudósainak elemzése azt bizonyítja, hogy az általánosan elfogadott magyarázatok nem igazán állják meg a helyüket. A nagy valószínűséggel radikálisan új bicikli megoldásokat eredményező felfedezést a Science magazinban tették közzé. Vessünk egy gyors pillantást az általánosan elfogadott nézetre. Az első kerék forgása megakadályozza, hogy a bicikli feldőljön, minél gyorsabban forog a kerék, annál stabilabb a jármű, ezt nevezik giroszkópos hatásnak. Ugyancsak fontos tényező, hogy az első kerék a kormányzási tengely mögött helyezkedjen el.

Ha egy giroszkóp tengelyét megdöntjük egy irányba, akkor egy másik irányba fordul, amikor a kerékpár elkezd dőlni. A giroszkópos hatás hajlamos a kormányt a dőlés irányába fordítani, korrigálva a dőlést és egyenesben tartva a járművet, miközben, ha az első kerék a kormányzási tengely mögött érintkezik a talajjal, akkor igazodni fog a haladás irányához, ahogy a bevásárló kocsik kereke is arra fordul, amerre a kocsit toljuk. Vagyis egy önbeállási hatás jön létre, ami ugyancsak segíti az egyensúly visszanyerését. Mindezt ki is próbálhatjuk. Ha megfelelő sebességgel ellökünk egy kerékpárt, az meglepően sokáig képes gurulni; amikor elkezd balra vagy jobbra dőlni, az első kerék a dőlés irányába kormányozódik, korrigálva a dőlést.

Bár a fent leírt két hatás hozzájárulhat, nem kizárólag ezeknek köszönhető az önstabilitás, ami - mint az a tanulmányból is kiderül - mindkét tényező kizárásával is fenntartható. A kutatók egy matematikai elemzés alkalmazásával megvizsgálták, hogy a különböző tömeg és hosszértékek milyen hatással vannak a stabilitásra és az instabilitásra, az eredményekből pedig azt szűrték le, hogy sem a giroszkópos, sem az önbeállási hatás nem szükséges az önstabilitáshoz.

A bizonyításhoz Andy Ruina, a Cornell géptan professzora holland kollégáival egy olyan biciklit épített, aminek kerekeit egy ellentétes irányba forgó koronggal szerelték fel, hogy kiiktassák a giroszkópos hatást, illetve az első kerék kapcsolódási pontját valamivel a kormányzási tengely elé helyezték, egy negatív önbeállási hatást eredményezve. Amikor útjára indították a kísérleti járművet, az - akárcsak hagyományos társai - kiegyensúlyozta magát, és ha egy kis lökést kapott oldalról, akkor is visszaállította önmagát egyenesbe.

A kutatók 25 különböző tényezőt találtak, melyek befolyásolják egy bicikli stabilitását, azonban dr. Arend Schwab, a Delft szakértője szerint a kritikus tényező a tömeg eloszlása volt, egészen pontosan a kormánymű tömegközéppontjának elhelyezkedése. Dőlés esetén a kerékpár eleje hajlamos gyorsabban dőlni, ezért fordul az első kerék a dőlés irányába. "Ahhoz, hogy egy kerékpár stabil legyen, a kormányműnek instabilnak kell lennie, ha a bicikli eldől, a kormánynak még gyorsabban kell dőlnie" - magyarázta. "Rájöttünk, hogy bármelyik stabil bicikli instabillá tehető csak az önbeállási, csak a giroszkópos, vagy csak a tömegközépponti hatás elállításával. Ennek ellentéteként sok instabil kerékpár stabillá tehető ezeknek a tervezési változók bármelyikének megfelelő beállításával"


Bár a kutatócsoport munkája eredetileg a kerékpárok egyensúlyának természetébe nyújtott volna betekintést, elemzésük tökéletesítheti ezeket a járműveket, melyek alapvető szerkezete semmit nem változott a 19. század vége óta.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • Rigor #60
    Hmm. na linkek szóval Gyrobike
    és egy másik egyszerűbbről a demóvideó:
  • Rigor #59
    Szerintem a fenti tudósoknak mondjuk körül kellett volna nézniük legalább a neten, mielőtt nekilátnak okoskodni, számolni meg guruló ruhafogas prototípust építeni, ugyanis a gyrobike/gyrowheel megoldás már régóta létező keredkedelmi termék, http://www.thegyrobike.com/ -vagy a még egyszerűbb megoldás: http://www.youtube.com/watch?v=t9rSZ4-l3lo
  • Sir Ny #58
    Mértnem égett le a ventid, ha leragasztottad az oldalukat?
  • Sir Ny #57
    Nincs vákum-erő. A vákum nem hat. Rosszul tanították neked/rosszul tanultad meg.
  • figyu #56
    "A bizonyításhoz Andy Ruina, a Cornell géptan professzora holland kollégáival egy olyan biciklit épített, aminek kerekeit egy ellentétes irányba forgó koronggal szerelték fel, hogy kiiktassák a giroszkópos hatást,"

    Ha ezzel akart bármit igazolni akkor -szerintem- nagyon rossz irányba indult el, ezzel megduplázta a giroszkóp-hatást. Annak mindegy merre forog. Próbálja meg álló kerékkel, és rá fog jönni mi lenne giroszkóp hatás nélkül...

    Nem értem hogy egy tudós ezzel miért nincs tisztában. A csodák palotájában 10 éves gyerekek játszanak vele, de bárki kipróbálhatja: bringa megfordít, első kerék gyorsan megpörget (mindegy merre csak pörögjön rendesen) aztán próbálja meg eltekerni a kormányt. És csodák-csodája nehéz lesz elfordítani, pedig csapágyazott.
  • figyu #55
    "Valoszinu mind a ket eronek szerepe van"
    Pontosan, de a vákum a fontosabb/jelentősebb. Tudtommal ugyanez van helikopteren is, ott is van szárnyprofil.

    De ez nem kötelező, a papírrepülő is repül. Csak sokkal rosszabb a hatásfoka. Szóval, szárnyprofil nélkül is lehet repülni. Javasolt kereső kifejezés: "lapgép". Ezek modell gépek, itt nem számít annyira a hatásfok, videókon látszik, hogy gyönyörűen repülnek. Pedig a szárny egy darab parketta alátét.

    De ismétlem, a szárnyprofil feletti vákum a lényeg (nekünk így tanították), normális nagy gépből nem csinálnak profil-nélkülit, ott már számít a hatásfok.
  • duke #54
    Hogy müködik a repülõgép?
    Ez erdekes, itt azt mondja, hogy csak egy ero hat a repulogepre, csak azt ketfele keppen lehet magyarazni.

    "A repülõgép mozgását leíró két különbözõ megközelítés valójában ugyanazt mondja: a Bernoulli-féle fölfelé irányuló erõ ugyanaz, mint a newtoni megközelítés fölfelé irányuló reakcióereje. Mindössze arról van szó, hogy az eltérített légáram hajtóerejét kétféle nézõpontból szemléljük. "
  • Wantal #53
    A nyomáskülönbség szorozva a felülettel adja az emelő erőt. Megjegyzem a hanghullámok is képesek nyomást gyakorolni egy felületre. Elvileg erős hanggal is lehetne repülni. Talán fel is használják csak nem publikus.

    Egyébként nem csak a kerékpárt kell újra gondolni, hanem a quadriciklit is.
    Ez egy eredeti meghajtású négykerekű: http://www.youtube.com/watch?v=2tvWdDynxHs
    és ez is: http://www.youtube.com/watch?v=m1fiRsWD54g&NR=1
  • Sir Ny #52
    "hogy csak a nyomaskulonbseg emeli a gepet. "
    a nyomáskülönbség nem emel.
    Ha lenne egy fenn kis nyomásod, lenn meg nagy nyomásod, középre helyeznél egy pontot, akkor azt látnád, hogy az a pont leesne. Ami emel, az a levegő impulzusa.
  • Nagydög #51
    Bernoulli meg forog a sirjaban.