Logo ar.emedicalblog.com

آثار الجيروسكوبات لا علاقة لها تقريبا بقدراتك على ركوب الدراجة

آثار الجيروسكوبات لا علاقة لها تقريبا بقدراتك على ركوب الدراجة
آثار الجيروسكوبات لا علاقة لها تقريبا بقدراتك على ركوب الدراجة

Sherilyn Boyd | محرر | E-mail

فيديو: آثار الجيروسكوبات لا علاقة لها تقريبا بقدراتك على ركوب الدراجة

فيديو: آثار الجيروسكوبات لا علاقة لها تقريبا بقدراتك على ركوب الدراجة
فيديو: Deutsch lernen im Schlaf & Hören Lesen und Verstehen Niveau B2 (21) 2024, مارس
Anonim
اليوم ، اكتشفت أن التأثيرات الجيروسكوبية لا علاقة لها بقدرتك على ركوب الدراجة.
اليوم ، اكتشفت أن التأثيرات الجيروسكوبية لا علاقة لها بقدرتك على ركوب الدراجة.

المشكلة مع القوى المتولدة من التأثير الجيروسكوبي على دراجة نموذجية هي أنها ببساطة ليست قوية للغاية عند النظر في الفيزياء التي ينطوي عليها وجود غالبية مركز كتلة الدراجة في الأعلى (معك على ذلك). أنت في الأساس تشكل بندول مقلوب ، وهو أصعب بكثير من التوازن من الناحية الأخرى.

لتوضيح مدى الحاجة إلى استخدام القوة هنا ، اصطحب شخصًا على دراجة ثابتة تمامًا. حاول الآن أن تمسك بالدراجة والشخص متمركزين ببساطة حول محور أحد الإطارات. لمقارنة هذه القوة مع الكمية المتولدة من التأثيرات الجيروسكوبية ، خذ إطارًا للدراجات منفصلًا مع أوتاد على الجانبين وشغلها. الآن لديك شخص يدور بسرعة الإطارات ؛ بمجرد دورانه ، حاول أن تميل الإطارات بطريقة أو بأخرى.

في هذه الحالة المتأخرة ، ستشعر بالتأثيرات الجيروسكوبية ، ولكن يجب أن تكون قادرًا على القيام بذلك بسهولة لأن القوة التي ستشعر بها هنا هي على الأرجح بضعة كيلوجرامات فقط أو 5-10 جنيهات (على الرغم من أنها قد تشبه أكثر مع ذراعيك ممدودة ومباشرة أمامك). في الحالة السابقة ، مع الشخص الذي يجلس على الدراجة ، ما لم تكن خفيفة للغاية أو أنت هرقل ، أظن أنك لا تستطيع أن تقترب من إبقائها متوازنة ، خاصة إذا كانت ذراعيك ممدودة بالكامل.

إذا لم يقنعك ذلك ، فلنلق نظرة على الرياضيات (مثال قام به الدكتور هيو هانت من جامعة كامبردج):

عند ركوب بسرعة 12 ميل في الساعة ، (حوالي 6 م / ث) ، تدور عجلة الدراجة النموذجية (قطر 600 ملم ، محيط 2 م) 3 مرات في الثانية ، وهو معدل دوران ث = 20 راديان في الثانية.

كتلته المحيطية ، حول م = 1 كجم ، مركزة في الحافة ، أي على نصف قطرها ص = 300 ملم لحظة القصور الذاتي J لذلك J = السيد2 = 0.1 كجم م2 (بالقرب بما فيه الكفاية).

لنفترض أنني ساقط وأنا أحاول استخدام تأثير جيروسكوبي للمساعدة في دفع لي مرة أخرى. فكر في بعض المتذبذب المحموم من المقاود للخلف ذهابًا وإيابًا بشكل جيباني بمعدل ، على سبيل المثال ، Fمقبض= 1.6 ذبذبة في الثانية (أي ما يعادل تردد الزاوي من التذبذب ث مقبض= 2 ص Fمقبض = 10 راديان في الثانية) وبسعة ، على سبيل المثال ، +/- 6 درجات (أي Mمقبض= 6/180 * ع = 0.1 راديان).

وبالتالي فإن الحركة المتذبذبة هي Tمقبض = Mمقبض الخطيئة (ثمقبض تي) ، وتميز هذا يعطي ذروة التعامل مع سرعة التذبذب Q = ثمقبض. M مقبض = 10 * 0.1 = 1 rad / s. هذا هو معدل البراعة القسري للعجلة الأمامية التي تعمل بمثابة جيروسكوب. في ذروتها ، الزوجان اللازمة لتحقيق هذه الحركة البركة ، وذلك بسبب الآثار الجيروسكوبية ، هو M = J ث Q = 0.1 * 20 * 1 = 2 N m الدراجة وأنا أزن ، مثلاً ، 100 كجم = 1000 نيوتن ، لذا فإن التأثير الجيروسكوبي سيساعدني فقط إذا لم أتمكن من إمالة أكثر من 2 مم من الاستقامة بشكل مثالي (1000 نيوتن * 0.002 m = 2 N m).

لذا فإن التأثير الجيروسكوبي على دراجة هوائية ، حتى بسرعة 12 ميل في الساعة ، لا يعد شيئًا عمليًا من حيث ما هو مطلوب لإبقائك مستقيماً. إذن ، كيف لا تسقط كل ثانيتين على دراجتك؟

جزئيا هذا يرجع ببساطة إلى قدرتك على تحقيق التوازن. ومع ذلك ، ربما لاحظت أنه من الصعب موازنته على دراجة عندما تكون في وضع ثابت. عندما تبدأ بالانتقال ببطء ، ستلاحظ أنك من الطبيعي أن تجري تصحيحات كبيرة على التوجيه لتظل متوازنًا. هذا ، في الواقع ، هو الشيء الأساسي الذي يبقيك في وضع مستقيم على دراجة هوائية بأي سرعة ، وبالتحديد التوجيه التصحيحي. عندما تشعر بعدم توازن في اتجاه واحد ، سيؤدي ذلك إلى توجيه الدراجة في هذا الاتجاه للتعويض ، فإن قوة الجاذبية الناتجة سينتهي بها الأمر إلى موازنة تخلفك ، على افتراض أن الضبط الخاص بك هو مقدار الدور الصحيح بالنظر إلى السرعة وغيرها من العوامل. إذا تحولت أكثر من ذلك ، فسيتعين عليك إجراء تصحيح آخر للتعويض عن عدم التوازن الناتج عن تصحيحك المفرط. كلما زادت السرعة ، صغر حجم التصحيح المطلوب للحفاظ على توازنك.

في البداية ، تميل هذه الحركات التصحيحية إلى أن تكون كبيرة نسبياً وغالباً ما تكون معك في المقابل ، لأن جسمك ما زال يتعلم ركوب الدراجة. هذا هو السبب في أنك تميل إلى أن تكون متوترة قليلا وتحطم كثيرا عندما كنت في أول تعلم. بمرور الوقت ، ستصبح هذه التصحيحات أصغر وأصغر وأكثر دقة حتى لا تلاحظ أنك تقوم بها على الإطلاق أثناء ركوب الدراجة فوق السرعة البطيئة (من الواضح أنك ستلاحظها عندما لا تتحرك بالكاد على دراجتك و مثل ، كما أشرنا أعلاه).

حقائق المكافأة:

  • يعتقد الكثير من الناس أنه إذا التقطت إطارين ونسجاهما في اتجاهين متعاكسين ، فسيكون لديك نفس التأثير الجيروسكوبي كما لو كانا يدوران في نفس الاتجاه. في الواقع ، ما سيحدث هو أنه إذا تم نسج العجلات في اتجاهين متعاكسين ، فإن كلاهما يلغي كل منهما الآخر ، من حيث التأثير الجيروسكوبي. وقد استخدمت هذه الحقيقة لإثبات للناس أنهم يستطيعون ركوب الدراجة دون أي مشاكل دون التأثير الجيروسكوبي عن طريق تصاعد العجلات الإضافية التي ترفع قليلاً عن الأرض التي تقوم بتدوير الإطارات الفعلية.
  • كلما كان مركز الدراجة للدرجة الأعلى للأمام + الشخص الذي يركب الدراجة ، قل حركة العجلات الأمامية اللازمة للحفاظ على التوازن. من المحتمل أن يكون ذلك ملحوظًا على بعض دورات المحرك المخصصة حيث تلتصق العجلة الأمامية بشكل جيد من الدراجة.
  • عامل آخر أقل شهرة في ركوب الدراجة هو شيء يسمى "درب". ببساطة ، هذا قياس لمدى لمس المسافة من نقطة العجلة الأمامية للممرات الأرضية نقطة اتصال محور التوجيه ، حيث يتم توجيه آلية التوجيه بالكامل (الشوكة ، المقاود ، العجلة الأمامية ، الخ). فالمسار الطويل سيجعل الدراجة أكثر استقرارًا من الدراجة الأقصر. ومع ذلك ، إذا كان الدرب طويلًا جدًا ، ستشعر الدراجة بالتعقيد. الدراجات ذات الدرب القليل جدًا ، أو حتى الدرب السلبي ، ستشعر بطبيعتها بعدم الاستقرار ؛ على الرغم من ذلك ، بسبب القيادة التصحيحية ، لا يزال بإمكانك ركوبها. نظرًا لقضية القيادة مع الدرب المتزايد ، فإن الدراجات الجبلية والدراجات السياحية عادة ما تكون أقل بكثير من درب الشوارع. في حالة الدراجات الجبلية ، وهذا يسمح لمزيد من "خفة الحركة" على الدراجة للمساعدة في التعويض عن التضاريس الوعرة. في حالة القيام بجولة بالدراجات ، يساعدك ذلك على تعويض حقيقة أنك ستقوم على الأرجح بتخزين بعض الأمتعة معك وبالتالي وزنًا إضافيًا منخفضًا على الأرض. هذا هو السبب الذي يجعل التجول بالدراجات غالباً ما يكون غير مستقر إذا لم يكن لديك أمتعة مضافة ونقطة منخفضة على الأرض.
  • على الرغم من أن قوى الجيروسكوبي والقيادة لا تكفي لإبقائك متوازنة على دراجة ، إلا أنها تكفي عادةً للحفاظ على الدراجة بدون محرك تسير بشكل مستقيم حتى تتباطأ إلى نقطة معينة ، والتي تختلف من الدراجة إلى الدراجة استنادًا إلى حجم العجلات والمسار.
  • هناك شيء يسمى "gyrobike" قيد التطوير حاليًا لمساعدة الأشخاص على تعلم ركوب الدراجات. هذه الدراجة لديها دولاب الموازنة الداخلي الذي يوفر زيادة كبيرة في التأثير الجيروسكوبي. ثم يأمل المخترعون في هذه الدراجة في إمكانية تطوير أحدهم حيث يكون التأثير الجيروسكوبي كافياً للحفاظ على توازن الدراجة في الغالب حتى مع الفارس ، في حين لا تزال الدراجة غير معقدة للغاية من حيث الوزن وما شابه ذلك.
  • مكان آخر سترى هذه الظاهرة اللاإرادية "تصحيح تلقائي" إلى حد ما هي عندما تحاول الوقوف في مكان واحد على قدم واحدة. عند القيام بذلك ، عليك أن توازن نفسك بعناية للحفاظ على السقوط. بمجرد أن تبدأ التنقل ، فإن معظم الناس لا يجدون صعوبة في الحفاظ على توازنهم. هذا لأنك عندما تقوم بالقفز ، فإنك لا تولد حركات تصحيحية بشكل طبيعي ، ولكن سيكون لديك أيضًا أرض قدم حول المكان الذي تحتاج إليه للحفاظ على توازنك.

موصى به: