Езда на месте на велосипеде
1. Для начала развеем миф, который обычно вспоминают в первую очередь, когда пытаются ответить на этот вопрос, — миф о гироскопическом эффекте. Я построил велосипед, в котором педали крепятся к переднему колесу и крутить их нужно в обратную сторону, что отменяет гироскопический эффект. Так вот на нем ездить было ничуть не сложнее, чем на обычном велосипеде. Некоторые простые рассуждения помогут разобраться, в чем тут дело. Мы удерживаемся в вертикальном положении на движущемся велосипеде, потому что активно контролируем ситуацию с помощью руля. Вот почему вначале нам приходится учиться. Тренируясь, мы учимся поворачивать руль левее, если падаем влево, что создает силы, которые уравновешивают крен, возвращая колеса точно под центр тяжести. Поначалу мы все время «виляем», но по мере освоения этой премудрости нам требуется вносить коррективы в движение все реже и реже, и мы без труда можем ехать по прямой линии.
Чем быстрее мы едем, тем меньше нужно работать рулем, просто потому что за одну единицу времени велосипед проезжает большее расстояние. При медленной езде «подруливание» требуется гораздо чаще. При полной остановке даже самое активное руление нам не поможет. Могу предложить аналогичный вопрос: почему легче скакать на одной ноге, чем неподвижно стоять на мяче? Причина в том, что при каждом прыжке мы создаем корректирующую силу и ставим ногу в то место, которое ближе всего к точке, где мы должны быть, чтобы удержать равновесие.
2. На движущемся велосипеде удерживать равновесие легче, чем на стоящем, потому что умелый велосипедист имеет навыки поворота руля и, следовательно, переднего колеса в сторону уклона. Это выравнивает велосипед так, что оба колеса находятся под центром тяжести велосипедиста. Другими словами, с помощью руля исправляется крен. Вот почему невозможно без длительных тренировок ездить на велосипеде с обратным рулевым управлением, где колесо поворачивается в направлении, противоположном повороту руля. Откуда мы знаем, что гироскопический эффект не имеет никакого отношения к этой проблеме? Потому что люди построили действующие велосипеды, у которых вместо колес коньки, и техника езды на них ничем не отличается от обычных велосипедов.
3. Во время движения вы с помощью руля контролируете ситуацию, чего не происходит, когда вы стоите на месте. Если вы наклоняетесь влево, вы поворачиваете руль влево, если наклоняетесь вправо, поворачиваете руль вправо. Эти действия позволяют колесам велосипеда находиться под центром тяжести. Поддержание вертикального положения требует постоянной небольшой коррекции. На детских велосипедах установлены специальные страховочные колесики по бокам, которые и осуществляют ее. Взрослые же корректируют движение рулем. Гироскопический эффект, безусловно, добавляет устойчивости, но поскольку не составляет труда ехать на велосипеде с крошечными колесами или с педалями, крутящимися в обратную сторону, то становится ясно, что гироскопический эффект не объясняет суть явления. Баланс также обеспечивается переносом веса тела, но не всегда. Интересно, что на горизонтальном велосипеде (где велико расстояние между рулем и сиденьем и велосипедист едет, как бы откинувшись) легче научиться ездить, если не использовать вес тела для коррекции.
4. Мне было приятно узнать, что предыдущие отвечающие уже указали на непричастность гироскопического эффекта к сохранению равновесия во время езды на велосипеде. Однако меня удивляет, что они упустили важный конструктивный момент. Каждый велогонщик знает, что при определенной скорости на велосипеде можно ехать, не касаясь руками руля. Также многим известно, что если велосипеду без седока придать скорость чуть выше скорости пешехода, то какое-то время он будет ехать, сохраняя вертикальное положение. Это происходит потому, что конструктивные особенности обычного велосипеда делают его устойчивым по своей сути. Эта устойчивость достигается благодаря выносу. Наличие выноса означает, что точка соприкосновения переднего колеса с дорогой находится дальше, чем точка пересечения с дорогой рулевой оси. Этот эффект дает наклон рулевой оси и изгиб передней вилки. Если велосипед наклоняется влево, контактная сила повернет переднее колесо влево. Это позволяет велосипедисту, не держась за руль, а только с помощью отклонения тела регулировать движение. Анализ динамики показывает, что такая конструкция весьма устойчива.
5. Обычно все советуют поворачивать руль в сторону наклона велосипеда. Однако попробуйте провести эксперимент: поезжайте, придерживая руль лишь кончиками пальцев, и вы обнаружите, что поворот руля на пару сантиметров влево заставит велосипед поворачивать направо, а не налево. Этот странный эффект возникает потому, что поворот руля влево вынуждает велосипед чуть-чуть наклоняться вправо, что затем выравнивает движение.
6. Для тех, кому интересно посмотреть на велосипед, опровергающий действие гироскопического эффекта, Хью Хант с инженерного факультета Кембриджа разместил несколько фотографий. В 1987 году журнал New Scientist рассказывал о работе Тони Дойла из Университета Шеффилда, Великобритания, построившего велосипед, который не только отменял гироскопический эффект, но также не имел кастора и выноса (30 апреля 1987 г. С. 36). «Если [гонщики] победили в себе первоначальный страх и желание вскрикнуть, они без труда могут ездить на странном велосипеде, — говорится в статье. — Но если обычный велосипед ловит равновесие почти сразу после корректирующего движения, на велосипеде Дойла это происходит после значительной задержки». Дойл также описывает последовательность событий, необходимых для поворота: чтобы свернуть направо на хорошей скорости, нужно повернуть руль влево и удерживать его в таком положении до окончания маневра.
Нет похожих статей.
