High speed cyklist

Miten pyöräilijä pysyy tasapainossa?

Paikallaan oleva pyörä ei pysy helposti pystyssä, mutta kun nopeus lisääntyy, tasapaino löytyy. Mistä tämä johtuu?

maanantai 2. toukokuuta 2011

Polkupyöräilijä kamppailee koko ajan painovoiman kanssa. Pyörän pitäminen pystyssä vaatii pieniä, tiedostamattomia liikkeitä, ja osa niistä vaikuttaa aluksi jopa oudoilta.

Harva tulee ajatelleeksi, että vasemmalle kaarrettaessa ohjaustankoa pitää ensin kääntää hieman oikealle. Ilmeisesti jokainen, joka opettelee ajamaan pyörällä, oppii liikkeen tiedostamattaan. Moottoripyöräilijöille tämä liike on tuttu, ja he ovat myös tietoisia toiminnastaan.

Alankomaalaisen Delftin teknisen yliopiston tutkijat ovat julkaisseet pyöräilystä matemaattisen mallin. He toteavat, että tasapainon ylläpitämiseen tarvitaan monta tekijää, joista osa liittyy pyörän rakenteeseen, osa pyöräilijään. Tasapainoon vaikuttavat muun muassa etuhaarukan kulma, renkaiden etäisyys toisistaan ja pyörän painopiste. Kun painopistettä siirretään eteenpäin, pyörästä tulee vakaampi.

Renkaiden pyörimisliike tasapainottaa pyörän kulkua, sillä renkaat ikään kuin vastustavat niiden kulkusuunnassa tapahtuvia muutoksia. Siksi pyöräilijän on helpompi pitää tasapaino vauhdissa.

Nämä hyrrävoimat vaikuttavat alankomaalaistutkijoiden mittausten mukaan niin, että jos nopeus on 14–27 kilometriä tunnissa, pyörä säilyttää tasapainon ja jatkaa kulkuaan suoraan, vaikka sitä tönäistään.

Jos nopeus on yli 27 kilometriä tunnissa, pyörä kaatuu tönäisystä, toteaa professori Arend Schwab.

Tiedostamattomat liikkeet kääntävät pyörän

Alankomaalaiset Arend Schwab ja Jodi Kooijman ovat tutkineet pyöräilijän ajon aikana tekemiä pieniä, tiedostamattomia liikkeitä.

a. Pyöräilijä kääntää ohjaustankoa hetken oikealle. Eturenkaan kosketuspiste siirtyy vasemmalle. Pyörän painopiste pyrkii kallistamaan pyörää oikealle. Liike on hyvin pieni.

b. Noin 0,3 sekuntia sen jälkeen, kun pyöräilijä on tehnyt pienen ohjausliikkeen oikealle, keskipakovoima saa ohjaustangon kääntymään vasemmalle kohti aloituspistettä.

Kaarteessa pyöräilijä nojautuu kaarteen sisäpuolelle. Niin kauan kuin keskipakovoiman ja painovoiman vaikutus on sama, pyörä ei kaadu. Keskipakovoima riippuu nopeudesta ja kallistuksesta. Ohjaustanko palautuu hitaasti lähtöasentoon, ja pyörä jatkaa suoraan.

1. Pyöräilijä ajaa suoraan tasaisella 18 kilometrin tuntinopeudella.

2. Pyörä jatkaa suoraan.

3. Pyöräilijä kääntää ohjaustankoa vasemmalle. Pyörä kallistuu yhä enemmän vasemmalle ja kääntyy vasemmalle.

4. Kallistuskulma pienenee.

5. Pyöräilijä jatkaa suoraan.

Lue tästä

Ehkä sinua kiinnostaa...

TILAA TIETEEN KUVALEHDEN UUTISKIRJE

Voit ladata ilmaisen erikoisnumeron, Uskomattomat aivot, heti, kun olet tilannut uutiskirjeen.

Etkö löytänyt, mitä etsit? Tee haku tästä: