» »

Kolo in ravnotežje

Kolo in ravnotežje

jest10 ::

Zakaj je veliko lažje loviti ravnotežje pri premikajočem kolesu, kot pri stoječem? Saj je sila, ki te hoče zložiti po tleh vedno enaka

bluefish ::

Si že videl tisto finto s feltno od kolesa in vrvico? Pojasni marsikaj.

dfajt ::

Zadeva se imenuje vrtilni moment. Po domače povedano je vrteče telo težko obrniti po osi, pravokotni na os vrtenja. Na tej podlagi delujejo mehanski žiroskopi.

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: dfajt ()

Highlag ::

Žiroskopi izkoriščajo ta efekt za držanje smeri.
Never trust a computer you can't throw out a window

Bojevnik ::

@bluefish: lahko malo bolj razložiš finto?

bluefish ::

Na os kolesa privežeš vrvico malo daljšo od polmera kolesa. Nato držiš vrvico in z roko zavrtiš kolo. Le to se postavi pokonci zaradi vrtilnega momenta (ali vztrajnostnega - te reči vedno mešam) in v tej poziciji ostane dokler ima zadostno hitrost.

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: bluefish ()

ABX ::

Na os kolesa privežeš vrvico malo daljšo od polmera kolesa. Nato držiš vrvico in z roko zavrtiš kolo. Le to se postavi pokonci zaradi vrtilnega momenta (ali vztrajnostnega - te reči vedno mešam) in v tej poziciji ostane dokler ima zadostno hitrost.


Vaša inštalacija je uspešno spodletela!

damjan11 ::

NORO.... bi se šel stavit, da tole ni mogoče:) ampak potem je že

Okapi ::

Lahko pa kar preprosto snameš z bicikla prednje kolo, ga držiš za os in nagibaš levo desno. Nobenega problema. Potem pa kolo čim močneje zavrtiš in ga poskusiš ponovno nagibat - čudežno se začne temu upirat;)

O.

Bojevnik ::

Ql,hvala!

sherman ::

Si že videl tisto finto s feltno od kolesa in vrvico? Pojasni marsikaj.

Se mi zdi da je pri normalnih hitrostih ta efekt bolj ali manj zanemarljiv. Veliko bolj pomembna je geometrija kolesa in kolesar.
Glej recimo tukaj DannoXYZ-ove poste.

ABX ::

Si že videl tisto finto s feltno od kolesa in vrvico? Pojasni marsikaj.

Se mi zdi da je pri normalnih hitrostih ta efekt bolj ali manj zanemarljiv. Veliko bolj pomembna je geometrija kolesa in kolesar.
Glej recimo tukaj DannoXYZ-ove poste.


Matematično definiraj "normalnih hitrostih", potem ti lahko izračunamo silo.
Vaša inštalacija je uspešno spodletela!

Okapi ::

20 km/h

O.

KoMar- ::

To bi bilo treba povedat vsem starim mamcam, ki poganjajo kolo z 0.25 Hz in se potem čudijo, ko padejo po tleh kot so dolge in široke ;(

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: KoMar- ()

ABX ::

20 km/h

O.


Se mi ne da, vendar če daš konkretno vprašanje, vsaj obstaja možnost konkretnega odgovora.
Sicer pa tu še manjka velikost in teža kolesa.
Vaša inštalacija je uspešno spodletela!

;-) ::

Lahko pa kar preprosto snameš z bicikla prednje kolo, ga držiš za os in nagibaš levo desno. Nobenega problema. Potem pa kolo čim močneje zavrtiš in ga poskusiš ponovno nagibat - čudežno se začne temu upirat;)

O.


Tak si še kaj narediš zravn.

Okapi ::

Tak si še kaj narediš zravn.
Moraš biti fejst štorast.

O.

;-) ::

Nebi reko, ko ti začne po svojem zavijat gre hitro ka narobe, ko pa te guma potegne pa ni lepo:)

dfajt ::

Najbolj pa je ta efekt viden na ledu. Prikolesariš lepo z normalno hitrostjo (20km/h), nato pa na ledu stisneš sprednjo zavoro (ne probavajte doma).
Zgodi se to, da gre kolo še vedno naprej, ker pač led nima ne vem kakšnega trenja, a se sprednje kolo zaustavi in pri tem izgubi vrtilni moment. Posledično kolo izgubi svojo stabilnost in se prevrne.

sherman ::

Matematično definiraj "normalnih hitrostih", potem ti lahko izračunamo silo.

Lahko vzames recimo 10m/s samo ti se vedno manjka en kup podatkov. Ampak ni potrebno nic racunat.

Najbolj pa je ta efekt viden na ledu. Prikolesariš lepo z normalno hitrostjo (20km/h), nato pa na ledu stisneš sprednjo zavoro (ne probavajte doma).
Zgodi se to, da gre kolo še vedno naprej, ker pač led nima ne vem kakšnega trenja, a se sprednje kolo zaustavi in pri tem izgubi vrtilni moment. Posledično kolo izgubi svojo stabilnost in se prevrne.



Ce bi ziroskopski efekt imel velik vpliv na vozne lastnosti kolesa bi bila voznja s tem kolesom dosti tezja kot z navadnim. Pa izgleda da ni.
This bike was built by a team of students at the University of Illinois in Urbana-Champaign, circa 1980's. Later we built a version using a twenty inch tire diameter, as this bike was pretty awkward to load up and take on the road as we did bicycle science demonstrations. Not only is this bike rideable, it turned out to be easily rideable!

dfajt ::

Ce bi ziroskopski efekt imel velik vpliv na vozne lastnosti kolesa bi bila voznja s tem kolesom dosti tezja kot z navadnim. Pa izgleda da ni.


Kaj pa potem preprečuje kolesu in kolesarju, da padeta, saj praktično ni sile, ki bi ju držala pokonci, sam položaj kolesa pa ni ne vem kako stabilen (dobro vidno, ko se zaustaviš)?

jype ::

dfajt> Kaj pa potem preprečuje kolesu in kolesarju, da padeta, saj praktično ni sile

To ne drži. Sila lepenja in centrifugalna sila kolo držita navpično. Naj narišem. Prosim, počakajte.

ABX ::

dfajt> Kaj pa potem preprečuje kolesu in kolesarju, da padeta, saj praktično ni sile

To ne drži. Sila lepenja in centrifugalna sila kolo držita navpično. Naj narišem. Prosim, počakajte.


Jaz sem podal filmček, ampak ne pomaga. Mogoče če jim razložimo da je magija bo zaleglo.
Vaša inštalacija je uspešno spodletela!

jype ::

Ja ampak pri kolesu ne gre za žiroskop.



Rdeča sila je sila lepenja med plaščem in tlemi, rumena sila je iz težišča naravnost iz sredine (modro pikaste) krožnice, po kateri se kolesarka pelje, zelen je pa navor, ki konkurira sili teže, ki kolesarko poskuša položiti na tla.

S kolesom, pri katerem krmila ne moremo obračat, pademo tudi v gibanju, ker kolesa ne moremo voziti po krožnicah, ki zagotavljajo centripetalno silo, ki nas drži pokonci.

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: jype ()

gzibret ::

jype - pri mirujočem kolesu res ne moremo govorit o giroskopu. Pri premikajočem kolesu pa lahko, a ne?

Če pa trdiš, da zadeve funkcionirajo na drugačnih principih, pa naredi preiskus. Odšraufaj dol kolo, ga zavrti (kot bi se vozil z njim) v navpičnem položaju in ga poskusi nagnit v desno ali levo. Boš čutil kar fejst odpor, ki je seveda sorazmeren s hitrostjo vrtenja gume.
Vse je za neki dobr!

jype ::

Kolo se med vožnjo vrti veliko prepočasi, da bi bil ta učinek pomemben.

Kar te drži pokonci je to, da zaviješ v tisto smer, v katero se nagibaš in s tem (gibanjem po krožnici) na tvoje težišče deluje centripetalna sila, ki te vleče stran od tal.

Naj narišem še sliko za fizike:



Centripetalna sila je tista, ki preprečuje, da bi sila težnosti kolo prevrnila "do konca" na tla. Centripetalna sila je seveda reakcija na pospešek, ki ga ustvarja centrifugalna sila (v tem primeru sila lepenja med plaščem in cesto).

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: jype ()

ABX ::

Ja ampak pri kolesu ne gre za žiroskop.


Mogoče ni glavna sila, vendar se pozna pri višji hitrosti.


Gyroscopic effects

As mentioned above in the section on balance, one effect of turning the front wheel is a roll moment caused by gyroscopic precession. The magnitude of this moment is proportional to the moment of inertia of the front wheel, its spin rate (forward motion), the rate that the rider turns the front wheel by applying a torque to the handlebars, and the cosine of the angle between the steering axis and the vertical.[6]

For a sample motorcycle moving at 22 m/s (50 mph) that has a front wheel with a moment of inertia of 0.6 kgm2, turning the front wheel one degree in half a second generates a roll moment of 3.5 Nm. In comparison, the lateral force on the front tire as it tracks out from under the motorcycle reaches a maximum of 50 N. This, acting on the 0.6 m (2 ft) height of the center of mass, generates a roll moment of 30 Nm.

While the moment from gyroscopic forces is only 12% of this, it can play a significant part because it begins to act as soon as the rider applies the torque, instead of building up more slowly as the wheel out-tracks. This can be especially helpful in motorcycle racing.
Vaša inštalacija je uspešno spodletela!

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: ABX ()

gzibret ::

> Kolo se med vožnjo vrti veliko prepočasi, da bi bil ta učinek pomemben.

A si naredil poskus, kot sem napisal, a govoriš na pamet?

PS - še vedno odgovarjam na prvotno zastavljeno vprašanje, ki se glasi: "Zakaj je veliko lažje loviti ravnotežje pri premikajočem kolesu, kot pri stoječem? Saj je sila, ki te hoče zložiti po tleh vedno enaka," ne govorim pa o vožnji v ovinek, kjer imamo zraven še 2 sili več.
Vse je za neki dobr!

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: gzibret ()

jype ::

ABX> Mogoče ni glavna sila, vendar se pozna pri višji hitrosti.

Ma, pri hitrostih za bicikle se pozna bolj malo:

ABX> a roll moment of 3.5 Nm.

Ja, pri _motorjih_, ki se vozijo bistveno _hitreje_ in se jim masivna kolesa vrtijo z veliko hitrostjo.

gzibret> A si naredil poskus, kot sem napisal, a govoriš na pamet?

Zračunal sem.

gzibret> ne govorim pa o vožnji v ovinek, kjer imamo zraven še 2 sili več.

Vožnja s kolesom je _vedno_ vožnja v ovinek, čeprav je ovinek lahko _zelo_ blag. Ravnotežje lovimo z "zategovanjem" radija krožnice, po kateri se peljemo, ne pa z žiroskopskim efektom koles (ki sicer pomagajo, a na kolesu res minimalno).

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: jype ()

dfajt ::

Ja, a glavno vprašanje ostaja. Zakaj mirujočega kolesa ne moreš na enak način držati pokonci. Saj navsezadnje nanj delujejo skoraj identične sile kot pri enakomerno premikajočemu (če ne upoštevamo zračnega upora in trenja, ...).

jype ::

dfajt> Zakaj mirujočega kolesa ne moreš na enak način držati pokonci.

Ker na mirujoče kolo (in kolesarja), ki vozi(ta) po krožnici s hitrostjo nič, ne deluje nobena sila, ki bi izničila silo težnosti. Dokler sta sila tal in sila težnosti perfektno poravnani, to gre, a to je očitno labilna postavitev - takoj ko se še tako malo zamakneta, ustvarjata navor, ki te na koncu vrže na tla.

Pa še - hitreje ko voziš, večji radiji zavojev (in manjši odkloni balance) zadoščajo za ohranjanje ravnotežja. Na kolesu, kjer je balanca privarjena in lahko voziš samo naravnost, padeš enako, kot padeš s stoječega kolesa, praktično neodvisno od hitrosti (minus žiroskopsko upiranje vrtečih se koles spremembi osi vrtenja, ki je vsaj v primeru kolesarskih hitrosti zanemarljivo).

Če voziš 2 km/h presneto ostro zavijaš, da ohraniš ravnotežje, pri 10km/h pa zgolj malenkost popravljaš - pri 15 km/h pa že lahko brez resnih težav voziš "brez rok", če je vilica konstruirana tako, da prednje kolo zavije v tisto smer, v katero zanihaš kolo s premikanjem lastnega težišča.

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: jype ()

Okapi ::

Bicikl zaradi žiroskopskega učinka že pri zelo zmerni hitrosti sam sebe drži pokonci. Kar se lepo vidi, če ga porineš, ali če gre sam po klancu navzdol. Prevrne se šele, ko se upočasni. Če je pa gor še biciklist, mu mora pri normalnih hitrostih pomagati z lovljenjem ravnotežja (= vožnja v blagih ovinkih). Ampak že pri recimo 20 km/h prav lepo čutiš tudi žiroskopski učinek, če spustiš balanco.

O.

jype ::

Okapi> Bicikl zaradi žiroskopskega učinka že pri zelo zmerni hitrosti sam sebe drži pokonci.

Ne pa ne.

Okapi> Kar se lepo vidi, če ga porineš

No, poskusi porint kolo, ki ima balanco fiksirano, da ne more zavijat.

Okapi> Ampak že pri recimo 20 km/h prav lepo čutiš tudi žiroskopski učinek, če spustiš balanco.



Prednja os je pred navpično osjo balance točno zato, da če se kolo nagne, prednje kolo zavije v smer nagiba in takoj ustvari centripetalno silo, ki kolo vrti po vzdolžni osi v nasprotni smeri od smeri, v kateri ga vrti sila teže.

Zgodovina sprememb…

  • zavarovalo slike: jype ()

JanK ::

Samo podatki so za motor s precej vecjo hitrostjo in maso kolesa. 22 m/s je seveda iluzija za povprecnega kolesarja: to je 80 km/h!. Bolj realisticno je recimo tretjina tega, 7 m/s ali 25 km/h. Vztrajnostni moment 28 colskega 1kg tezkega kolesa pa je 0.12 kg m^2.

"Roll moment" je tedaj 0.23 Nm, v primerjavi s 30 Nm (v resnici je pomoje vec, ker ima biciklist visje tezisce kot motorist) ni vec 12% ampak samo se 0.7%. Ce mene vprasas zanemarljivo.

In ce ze sprasujete za poskuse: Dolgo nazaj sem bral v Time Life reviji clanek ravno o tem. Izkazalo se je da gre predvsem za geometrijo in ne za vztrajnostni moment. Za osnovo je sluzilo navadno mosko kolo z v spodnjem delu rahlo naprej ukrivljenimi vilicami. Poleg tega so poskusili
1. ravne vilice,
2. nazaj ukrivljene vilice,
3. bolj naprej ukrivljene vilice in
4. "pomozno" kolo, ki se je vrtelo z isto hitrostjo ampak v drugo smer.

Od teh se ni dalo peljati samo na 3. varianti. Ce sem takrat prav razumel, je bila zadeva enostavno prevec nestabilna okoli navpicne osi, podobno kot kolo servirne mizice, ce ga rines v napacno smer.

jype ::

To s premajhnim momentom sem jim že napisal, pa ne verjamejo - preizkus je pa trivialen.

Fiksirajte krmilo, da bo kolo vozilo izključno naravnost, potem pa izmerite najmanjšo hitrost, pri kateri kolo ne pade na tla prej kot v treh sekundah od trenutka, ko ga izpustite.

Hint: več 100 km/h za povprečno cestno specialko.

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: jype ()

ABX ::

Pri ene 20-30km/h ne bo kaj dosti opazno, pri ene 60-80km/h pa bi že znalo držat ravnotežje.
Vaša inštalacija je uspešno spodletela!

Okapi ::

več 100 km/h za povprečno cestno specialko.
Če si zračunal, bo že držalo. Samo kolo pa ostane pokonci že pri enih 10 km/h.

O.

jype ::

ABX> pri ene 60-80km/h pa bi že znalo držat ravnotežje.

Nope. Saj maš številke:

JanK> "Roll moment" je tedaj 0.23 Nm

Premalo.

Okapi> Samo kolo pa ostane pokonci že pri enih 10 km/h.

Ne. Daj, poskusi. Zašponaj balanco, da se ne bo več premikala, pa poskusi. To, da kolo zavije v smeri nagiba, ga seveda spravlja nazaj v ravnotežje, žiroskopski učinek pa k temu pripomore (pri kolesarskih hitrostih) zelo malo.

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: jype ()

sherman ::

Jaz sem podal filmček, ampak ne pomaga. Mogoče če jim razložimo da je magija bo zaleglo.

Mogoce bi bilo koristno ce bi izracunal, kot si se ponujal, namesto da ostalim pokroviteljsko pamet solis. Predpostavke imas napacne.

Vecina tega kar je jype napisal je zapisano v linku, ki sem ga dal. Res da z manj lepimi slikami in manj podrobno.

ABX ::

ABX> pri ene 60-80km/h pa bi že znalo držat ravnotežje.

Nope. Saj maš številke:

JanK> "Roll moment" je tedaj 0.23 Nm

Premalo.


Vidim ja, verjetno masa koles ni dovolj izrazita.
Vaša inštalacija je uspešno spodletela!

JanK ::

ABX> pri ene 60-80km/h pa bi že znalo držat ravnotežje.

Nope. Saj maš številke:

JanK> "Roll moment" je tedaj 0.23 Nm

Premalo.


Za predstavo: To je navor, ki ga povzroci teza 23g na enem metru rocice ali drugace: primes v roko cigaretno skatlico, iztegnes roko in skatlica izvaja navor toliksen kot prednje kolo bicikla pri 25 km/h. Ali pa dve skatlici pri 50 km/h ali tri skatlice pri 75 km/h.

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: JanK ()

ABX ::

Samo to je kako moderno kolo. :)
Vaša inštalacija je uspešno spodletela!


Vredno ogleda ...

TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
»

Nižje kazni za manjše prometne prekrške

Oddelek: Loža
478061 (7311) zuz3k
»

GM in Segway združila moči (strani: 1 2 )

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
605891 (4317) CaqKa
»

Dirkalni avtomobili in downforce (strani: 1 2 )

Oddelek: Znanost in tehnologija
645905 (4707) dzinks63
»

f1 servo ojačevalnik

Oddelek: Znanost in tehnologija
141689 (1326) TribesMan

Več podobnih tem