Skutočná fyzika za vyvážením dvoch kolies FreeRider
Traian Goga je redaktorom FreeRider.ro od začiatku časopisu
Ďalší článok
Pure Fix Kilo: bicykel, ktorý svieti v noci
Od prvých metrov na dvoch kolesách bez toho, aby nás ruka jedného z rodičov držala za sedlo, vieme, že rovnováhu na bicykli dokážeme udržať vďaka zotrvačnosti. Alebo, ako plasticky zhrnul Albert Einstein: život je ako jazda na bicykli; musíte ísť, aby ste udržali rovnováhu. Ale je to naozaj tak? Zotrvačnosť je sila, ktorej musíme ďakovať za zázrak na bicykli?
Zdá sa, že nie. Dvaja fyzici, J. Lowell a H.D. McKell, publikoval v roku 1982 v American Journal of Physics veľmi zaujímavú a podrobnú štúdiu o tom, prečo sa cyklistovi darí udržiavať rovnováhu. Stručne povedané, bicykel sa vďaka kinetickému momentu generovanému kolesom, ktoré stabilizuje celý bicykel, nespráva ako telo pohybujúce sa v dôsledku svojej zotrvačnosti, ale ako gyroskop. Toto gyroskopické správanie zároveň pomáha meniť smer, nie riadidlá! Nasledujú vysvetlenia.
Po preukázaní, že pohyb kolesa vytvára kinetický moment, Lowell a McKell stanovili gyroskopický charakter tejto súčasti bicykla. Tento kinetický moment je zase vystavený odstredivej sile, ktorá je skutočným prvkom poskytujúcim stabilitu bicyklu v pohybe. Preto zotrvačnosť ani rýchlosť pohybu nie sú rozhodujúcimi faktormi pre rovnováhu. Ale až teraz prichádza zaujímavá časť!
Už som povedal, že zmena smeru (otáčania) priamo súvisí s týmto gyroskopickým pohybom a, translatívne, s odstredivou silou. Bicykel, ktorý sa drží kolmo na zem, pôjde rovno. Aj keď existuje pokušenie pripísať to zotrvačnosti, je to práve odstredivá sila, ktorá to umožňuje. Dôkazom je, že ak nakloníte bicykel doľava, celý bicykel sa otočí doľava, aj keď sú riadidlá rovné.
Je to spôsobené zmenou osi, okolo ktorej sa kolesá otáčajú, a zmenou smeru krútiaceho momentu. Akcia sa však uskutoční iba v situáciách, keď je vysoká rýchlosť. Ak nie je, budete musieť na odbočenie použiť konvenčné riadidlá. Je to niečo ako to, čo sa stane na velodrome. Pretože cyklisti dosahujú veľmi vysoké rýchlosti nad 70 km/h a trať má dĺžku 330 metrov (väčšinu času), zákruty sú postavené sklonené pod veľkým uhlom, často nad 30 stupňov. Športovci v plnej rýchlosti teda nemusia hýbať riadidlami, keď sú na zákrute, ale musia ich držať iba rovno, ako na obrázku nižšie.