Велосипед: различия между версиями

Нет изменений в размере ,  9 месяцев назад
м
Для того чтобы двухколёсный велосипед не упал, нужно постоянно поддерживать [[Механическое равновесие|равновесие]]. Поскольку его площадь опоры — это две точки, в которых колеса касаются земли, велосипед может находиться только в [[Механическое равновесие#Неустойчивое равновесие|динамическом (неустойчивом) равновесии]]. Это достигается с помощью «подруливания»: если велосипед наклоняется, велосипедист отклоняет руль в ту же сторону. В результате передняя точка опоры смещается в сторону наклона и равновесие восстанавливается. Этот процесс происходит непрерывно, поэтому двухколёсный велосипед не может ехать строго прямо; если руль закрепить — велосипед упадёт. Чем выше скорость, тем быстрее передняя точка опоры вернется в равновесное положение и тем меньше нужно отклонять руль, чтобы поддерживать равновесие.
 
Вопреки распространённому мнению, [[гироскоп]]ическое действие быстро вращающихся колёс устойчивости велосипеда практически не помогает, поскольку у велосипеда этот эффект весьма мал. Например, при массе колеса 1,5 кг, диаметре колеса 0,8 м, расстоянии между точками крепления оси колеса к вилке 100 мм, скорости велосипеда 25 км/ч и скорости отклонении оси вращения колеса 20°/сек., на колесо в точке крепления оси к вилке будет действовать «возвращающая» гироскопическая сила всего 14 Н. Для мотоцикла гироскопическая сила будет больше за счёт большей массы колеса (в 12-16 раз) и возможной более высокой скорости (в 4-6 раз), но меньше вследствие большей толщины колеса, то есть ширины вилки (в 2 раза). С учётом же значительно большего веса для мотоциклов самого легкоголёгкого класса влияние гироскопического эффекта будет лишь примерно вчетверо сильнее, чем для велосипеда, а для более тяжелых мотоциклов — близко к влиянию на устойчивость велосипеда, то есть незначительно.
 
Однако гироскопический эффект помогает велосипедисту при повороте при езде без рук. Желая совершить поворот, велосипедист смещает центр тяжести своего тела в сторону поворота, как бы заваливая велосипед. При этом ось вращающегося колеса начинает поворачиваться в вертикальной плоскости, перпендикулярной направлению движения. Это приводит к появлению гироскопической силы, стремящейся повернуть колесо внутрь поворота. На заднем колесе момент этой силы будет погашен в подшипниках, жестко связанных с рамой. Переднее же колесо, имеющее по отношению к раме свободу вращения в рулевой колонке, под действием гироскопического момента начнет поворачиваться внутрь поворота. Для этого достаточно даже слабого эффекта гироскопической силы, благодаря чему поворачивать можно, даже не держа руль руками. Таким образом можно управлять велосипедом без рук.