चलते समय बाइक क्या खड़ी करती है?


22

जब गति में होता है तो एक बाइक सीधी खड़ी रहती है क्या? गति और स्थिरता के बीच क्या संबंध है? क्या यह एक रैखिक संबंध है?

मैं इसे भौतिकी साइट पर पूछ सकता था लेकिन मैं अपेक्षाकृत सरल उत्तर की उम्मीद कर रहा हूं। मैंने विश्वविद्यालय में भौतिकी में एक परिचयात्मक वर्ग लिया इसलिए बुनियादी भौतिकी की सराहना की जाती है लेकिन बहुत कुछ नहीं।

मुझे लगता है कि यह पहिया का घूमता द्रव्यमान नहीं है जो बाइक को सीधा रख रहा है। मैंने हाल ही में एक अध्ययन पढ़ा है जिसमें कहा गया है कि अगर आपके पास बाइक के बगल में समान द्रव्यमान वाली घूमती हुई बाइक है तो बाइक स्थिरता नहीं खोएगी। (मुझे यकीन नहीं है कि मैं अध्ययन कहां पढ़ता हूं)।

रोलर पर होने पर बाइक सीधी क्यों रहती है?


3
संक्षेप में, साइकिल GODS।
Moab

4
सीट के नीचे थोड़ा गुप्त एंटीग्रेविटी मॉड्यूल। इसलिए सीटें इतनी महंगी हैं।
डेनियल आर हिक्स

@ डैनियल, मुझे लगा कि यह "अंतरिक्ष युग" जेल है जिसने कीमत बढ़ा दी है ... मुझे लगता है कि मैं अपनी अगली सीट एक नारियल के खोल से बनाऊंगा, जो कुछ सिर को मोड़ देगा।
मोआब

8
मेरी बाइक को दंभ और आत्म-महत्व की भावना से सीधा रखा जाता है।
नील फीन जूल

1
मुझे लगता है कि इसे पेडलिंग कहा जा सकता है।
zenbike 14

जवाबों:


24

यह सवाल हाल ही में न्यू साइंटिस्ट पत्रिका में एक लंबे लेख का विषय था। संक्षेप में:

"आत्म-स्थिरता को आश्वस्त करने के लिए यह साइकिल उचित समय पर उचित मात्रा में क्यों चलती है?" पेपर पूछता है। "हमें कोई सरल शारीरिक स्पष्टीकरण नहीं मिला है।"

http://www.newscientist.com/article/mg21028141.700-bike-to-the-drawing-board.html

यह लेख इस अध्ययन का भी हवाला देता है कि आप काफी जगह नहीं ले सकते हैं - जायरोस्कोपिक ताकतें, इतने लंबे समय तक सभी के होने और साइकिल स्थिरता के सभी को समाप्त करने के लिए - वैज्ञानिक रूप से साबित कर दिया गया है कि परिणाम की कल्पना नहीं की जानी चाहिए।

रोलर पर सीधा रहने के लिए, यह लेख द्वारा कवर नहीं किया गया है, हालांकि, यह चर्चा करता है कि क्या होता है जब आप उस पर किसी के साथ सड़क से नीचे बाइक भेजते हैं - सवार द्वारा किए गए वजन और स्टीयरिंग समायोजन के लिए कुछ भी नहीं है इसके साथ करो।

मुझे नहीं लगता कि न्यू साइंटिस्ट लेख इस विषय पर अंतिम शब्द है। हालांकि यह हाल ही में (कुछ सप्ताह पुराना है) और रहस्य का अच्छा परिचय है। का आनंद लें!


1
इसका मजाकिया, अधिक वैज्ञानिक कुछ कम अध्ययन करते हैं जो वे जानते हैं, वे उत्तर की तुलना में अधिक प्रश्न खोजते हैं।
Moab

2
@ @: सिवाय इसके कि अध्ययन के बारे में लेख में बात की गई 1980 के दशक में इसी तरह के काम की प्रतिकृति है, और 1930 के दशक के समकक्ष उपकरण की तस्वीरें हैं। तो यह "एक बार फिर से, वैज्ञानिकों ने फिर से खोजा है कि एक शहरी किंवदंती झूठी है"। मैं इसे IG-नोबेल गुणवत्ता के रूप में वर्गीकृत नहीं करूंगा, लेकिन यह उतना रोमांचक नहीं है जितना वे दावा करते हैं। मुझे बताया गया है कि बिल वासिनेम के समीकरणों का उनके टेस्ट बाइक पर उपयोग करने से ऐसे उत्तर मिलते हैं जो उदाहरण के लिए उनके प्रयोगों से सहमत हैं।

@ М few ž - मैंने अब से कुछ हफ्ते पहले लेख पढ़ा और यह 'लोकप्रिय विज्ञान' का एक छोटा सा हिस्सा है, लेकिन मुझे एक साइकिल पड़ोसी के साथ सोचने और बात करने में मिला। व्यक्तिगत रूप से मेरा मानना ​​है कि यह जेडी 'द फोर्स' है (कम से कम 'राइडर को बजरी की गड़गड़ाहट का डर' के रूप में वर्णित) जो बाइक को सीधा रखता है।
ʍǝɥʇɐɯ

1
@ @: जो मुझे गुस्सा दिलाता है, वह यह है कि वे अपने समाधान (समीकरणों) को प्रकाशित नहीं करते हैं, इसलिए मैं उनके परिणामों की तुलना बिल के "लॉर्ड्स ऑफ चैन्रिंग" से नहीं कर सकता, इसलिए यह सब फुलाना है। यदि आप परिणामों को पुन: पेश नहीं कर सकते तो यह विज्ञान नहीं है।

1
न्यू साइंटिस्ट निश्चित रूप से वैज्ञानिक जानकारी का विश्वसनीय स्रोत नहीं है।
MarkovCh1

11

बाइक ज्यामिति कुछ हद तक आत्म-स्थिरता प्रदान करती है। कांटा के कोण और रेक एक ऐसी स्थिति उत्पन्न करते हैं जहां सामने का टायर एक झुकाव में बदल जाएगा, और इसलिए एक तरफ गिरने की प्रवृत्ति को सही करेगा।

अपने आप ही पहियों का गायरोस्कोपिक प्रभाव संभवतः उतना मजबूत नहीं है, लेकिन स्टीयरिंग पर जाइरोस्कोपिक प्रभाव "गिर" की दिशा में टायर को मोड़ने के लिए कोण / रेक के साथ काम करता है और इससे भी अधिक आत्म-स्थिरीकरण प्रदान करता है।

सिद्धांत रूप में रोलर्स सड़क से अलग नहीं होते हैं - सामने का टायर झुकाव की दिशा की ओर मुड़ जाएगा, या तो जब तक कि रोलर्स के किनारे एक दुर्घटना का उत्पादन नहीं करते हैं या बाइक स्थिर हो जाती है।


4
+1। जब आप "घोस्ट राइड" करते हैं, या बिना राइडर के रोलिंग बंद करते हैं, तो बाइक की प्राकृतिक क्षमता सीधी रहती है, जो मोटे तौर पर फ्रंट व्हील की रेक (या ढलाईकार) के कारण होती है। यदि यह लंबवत रूप से माउंट किया गया था (आपका पहिया एक्सल सीधे हेड ट्यूब के नीचे था, और हेड ट्यूब ऊर्ध्वाधर था) तो बाइक काफी आसानी से गिर जाएगी। यह एक कार के सामने के पहियों के ढलाईकार के समान है, जो स्थिरता और अपने दम पर स्टीयरिंग व्हील को केन्द्रित करने में मदद करता है (एक मोड़ में कार स्टीयरिंग व्हील को जाने दें और यह केंद्र की ओर वापस आता है) और एक विमान के पंखों का तिरछापन इसे लुढ़कने से बचाने में मदद करता है।
रैली २५

8

उनकी ज्यामिति के कारण साइकिलें स्वाभाविक रूप से स्थिर हैं। ज्यामिति साइकिल को हमेशा उस दिशा में मोड़ने का कारण बनती है जिस दिशा में वह झुकना शुरू करती है, जो उसे सीधा रखती है। इसका सबसे अच्छा कारण काउंटर-स्टीयरिंग के रूप में जाना जाता है।

काउंटर स्टीयरिंग है कि सभी दो पहिया वाहन कैसे मुड़ते हैं। जब आप बाईं ओर मुड़ना चाहते हैं, तो आप हैंडलबार को दाएं तरफ घुमाते हैं। पहियों का घर्षण बाइक के निचले हिस्से को दाईं ओर खींचता है, जो बाईं ओर एक झुकाव शुरू करता है। मोड़ के माध्यम से ट्रैक करने के लिए हैंडल बार फिर बाईं ओर स्विंग करना शुरू करते हैं।

जब मोड़ को रोकने का समय होता है, तो आप हैंडलबार को बाईं ओर थोड़ा और मोड़ देते हैं। यह बाइक के निचले भाग को बाईं ओर खींचता है, जो बाइक के निचले हिस्से को सीधे गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के नीचे लाता है और इस प्रकार मोड़ को रोकता है।

कई बाइक पर और कम गति पर, काउंटर स्टीयरिंग प्रभाव कई सवारों द्वारा ध्यान नहीं दिया जा सकता है। हालांकि, उच्च गति पर, या मोटर साइकिल जैसे भारी वाहनों के साथ यह अधिक महत्वपूर्ण है।

तो, यह कैसे काम करता है जहां कोई सवार नहीं है? यह कांटा और रेल के कारण रेक की वजह से है। यदि आप अपने कांटे की धुरी के माध्यम से जमीन तक एक काल्पनिक रेखा का पता लगाते हैं, तो यह जमीन से आगे टकराएगा जहां पहिया जमीन से संपर्क करता है।

क्योंकि पहिया स्टीयरिंग अक्ष के पीछे की जमीन से संपर्क करता है, इसलिए पहिया हमेशा सड़क से एक बल महसूस करेगा, जो इसे केंद्र में लाने की कोशिश कर रहा है, सीधे आगे की ओर इशारा करता है। जब बाइक को एक तरफ से इत्तला दी जाती है, तो बल पहिया को उस तरफ धकेलना शुरू कर देते हैं, जिससे बाइक फिसल जाती है।

तो इन सभी बलों को जोड़ते हैं। कांटा में रेक बाइक को सीधे आगे बढ़ाना चाहता है। और जब यह एक दिशा या दूसरे में एक टक्कर महसूस करता है, तो काउंटर स्टीयरिंग बाइक को दूसरी दिशा लाने की प्रवृत्ति देगा। फिर कांटा रेक आगे के पहिए को आगे धकेलना शुरू कर देगा, जो बाद में काउंटर स्टीयरिंग की वजह से बाइक को सीधा कर देगा।


4

इसकी तरह आप हाथ पर झाड़ू को संतुलित करते हैं, आप अपने नीचे पहियों को स्थानांतरित करने के लिए चलते हैं। यदि आप इसके साथ गड़बड़ नहीं करते हैं तो बाइक निर्माता स्टीयरिंग ज्यामिति को डिजाइन करके मदद करते हैं ताकि बाइक अपने आप ही खड़ी रहे।

जाइरोस्कोपिक बल मदद करते हैं लेकिन जरूरी नहीं हैं।


2
महान उदाहरण है। मुझे लगता है कि "आपके पास बाइक रखने के लिए स्टीयरिंग" का आपका वर्णन बहुत दिलचस्प है।
साठफुटेर्सड्यूड

3

इस पर हाल ही में कुछ और शोध हुए हैं: http://www.science20.com/news_articles/why_does_moving_bycl_stay-78139

पहले यह सोचा गया था कि साइकिल के घूमने वाले पहिये गाइरोस्कोपिक प्रभावों के माध्यम से स्थिरता प्रदान करते हैं; और यह कि 'निशान' (वह दूरी जिसके द्वारा स्टीयरिंग अक्ष के पीछे सामने वाले पहिया ट्रेल्स का संपर्क बिंदु, एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है)।

तथापि:

विज्ञान में एक नए अध्ययन ने इस मुद्दे को सुलझाने का दावा किया है - जीरोस्कोपिक प्रभाव और निशान मदद, टीयू डेल्फ़्ट में 3 एमई संकाय के शोधकर्ता डॉ। अरेंड श्वाब कहते हैं, लेकिन एक निश्चित गति से ऊपर आवश्यक नहीं हैं। 2007 में रॉयल सोसाइटी के लेख की कार्यवाही (doi: 10.1098 / rspa.2007.1857), लगभग 25 भौतिक मापदंडों वाला एक गणितीय मॉडल उस समय विकसित किया गया था, जो यह अनुमान लगाने के लिए प्रकट हुआ था कि क्या, और किस गति से, साइकिल का एक विशेष डिजाइन होगा स्थिर।

लेखकों ने छोटे और काउंटर-रोटेटिंग व्हील्स के साथ टू मास स्केट साइकिल का डिजाइन और निर्माण किया, जिसका अर्थ है कि बोलने के लिए कोई सूक्ष्मदर्शी प्रभाव नहीं है, और एक छोटे से नकारात्मक निशान (दूसरे शब्दों में, जहां फ्रंट व्हील के संपर्क का बिंदु है) स्टीयरिंग अक्ष के सामने थोड़ा)। फिर भी चलते समय साइकिल स्थिर रही।


2

यह 7 मिनट का वीडियो साइकिल स्थिरता की व्याख्या करता है, चर्चा करता है gyroscopic, caster, और स्टीयरिंग प्रभाव। विशेष रूप से, यह (राइडरलेस) साइकिलों के उदाहरण दिखाता है जो स्थिरता के एक या अधिक स्रोतों को रद्द करने पर भी संतुलित कर सकते हैं। इस प्रकार, कई डिजाइन विशेषताएं हैं जो स्थिरता को सक्षम करती हैं - सवार सहित।


एक बेहतर वीडियो मिला youtube.com/watch?v=PfIschuo520 यह जापानी में है, लेकिन आप उपशीर्षक को चालू कर सकते हैं।
एरोन

2

वर्तमान में , साइकिल स्थिरता को प्रभावित करने के लिए तीन मुख्य कारक हैं:

  1. फ्रंट व्हील ट्रेल की मात्रा (यानी, ढलाईकार पहिया डिजाइन)
  2. फ्रंट व्हील स्टीयरिंग अक्ष के सामने बड़े पैमाने पर वितरण
  3. जाइरोस्कोपिक प्रीसेशन

एक आधुनिक साइकिल में तीनों एक साथ काम करते हैं ताकि एक साइकिल को स्वचालित रूप से गिरने की अनुमति मिल सके, जिससे आत्म-हकलाने वाले व्यवहार का प्रदर्शन होता है। यह स्वचालित स्टीयरिंग व्यवहार एक बाइक को रोलर्स पर स्थिर होने या जमीन पर आगे बढ़ने की अनुमति देगा।

क्योंकि कई कारकों के संतुलन के माध्यम से स्थिरता प्राप्त की जाती है, किसी एक कारक का बहुत अधिक भाग अस्थिर कर सकता है (जैसे, अति-सुधार द्वारा)। इसके अलावा, सभी कारकों का समान प्रभाव नहीं होता है। अलगाव के कुछ कारक अन्य कारकों की अनुपस्थिति में अपने दम पर एक साइकिल को स्थिर बनाने के लिए पर्याप्त हो सकते हैं (जैसे, स्टीयरिंग अक्ष के सामने बड़े पैमाने पर वितरण )।

कई कारकों के अस्तित्व का मतलब यह भी है कि विभिन्न स्थिर डिजाइन प्रत्येक कारकों की विभिन्न मात्रा का उपयोग कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, 1940 में रैंडनूर बाइक में बहुत कम ट्रेल का इस्तेमाल किया गया था, लेकिन एक स्थिर साइकिल बनाने के लिए स्टीयरिंग अक्ष (यानी, सामने वाले गियर ले जाने वाले गियर) के सामने द्रव्यमान जोड़ा।

MinutePhysics के पास इन प्रभावों के प्रभाव को तोड़ने वाला एक अच्छा वीडियो है । मेरा मानना ​​है कि सबसे स्थिर डिजाइन जाइरोस्कोपिक जुलूस (3) में सबसे कमजोर प्रभाव पड़ेगा।


1

स्व-स्थिरता की विशेषताओं के आधार पर, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, मूल कारण यह है कि जब आप इसे सवारी कर रहे होते हैं तो एक बाइक खड़ी रहती है, यह है कि आप अपने द्रव्यमान के केंद्र के तहत बाइक के संपर्क बिंदुओं को सक्रिय रूप से संतुलित कर रहे हैं। जैसे आप सवारी कर रहे हैं, आप अपने नीचे बाइक रखने के लिए सूक्ष्म मोड़ बना रहे हैं - जब बाइक बाईं ओर गिरती है, तो आप बाएं मुड़ते हैं, जो आगे के पहिये को घुमाता है और बाइक को आपके नीचे रखता है। रोलर्स पर आप इसे रोलर के पार आगे और पीछे बाइक के रूप में देख सकते हैं - और जब यह ऐसा नहीं कर सकता, तो आप गिर जाते हैं।

आप सवारी करने के लिए सीखने के बाद ऐसा अनजाने में करने में सक्षम हैं कि स्टीयरिंग के साथ बाइक की सवारी करना काफी चुनौतीपूर्ण है।


लेकिन फिर जब आप सड़क पर यात्रा कर रहे हों तो बाइक स्थिर (यानी ट्रैक स्टैंड पर) संतुलन बनाने के लिए इतना कठिन क्यों है।
किबी जूल 6'11

एक रिवर्स स्टीयरिंग बाइक के उल्लेख के लिए +1। मैं एक कोशिश की है बस ईमानदार नहीं रह सकता है।
मैक

2
@ मुझे लगता है कि मुख्य अंतर यह है कि आप कितनी जल्दी सुधार लेते हैं। गति में, फ्रंट व्हील के कोण में एक छोटे से बदलाव के परिणामस्वरूप बाइक में कोण बहुत कम मात्रा में बदल जाता है। हालाँकि, धीरे-धीरे यात्रा करते समय, बाइक के कोण को बदलने में अधिक समय लगता है, और यह समय ऐसा होता है कि बाइक को वर्तमान दुबला कोण को अतिरंजित करना पड़ता है
Mac

2
-1, क्योंकि भौतिकविदों ने दिखाया है (प्रति मैथ्यू का उत्तर) कि सूक्ष्म सुधार करने वाला एक राइडर आत्म संतुलन के लिए बाइक के लिए एक शर्त नहीं है।
स्टीफन टॉसेट

जब बाइक मुफ्त रास्ते से यात्रा करती है, तो यह कोई शर्त नहीं है, लेकिन आपको इसकी आवश्यकता तब होती है जब आप चाहते हैं कि बाइक एक मनमाना रास्ता अपनाए या एक बाधा को पार करे ...
Jahaziel

0

भौतिक विज्ञान में बहुत अधिक पूछे बिना मूल उत्तर कोणीय गति है । मूल रूप से एक कताई वस्तु (आपके पहिये) विपरीत दिशा में एक बल लगाते हैं यदि आप उन्हें "टिप" करने की कोशिश करते हैं। घर पर यह कोशिश करने के लिए, अपने सामने के पहिये को उतारें। दोनों हाथों से एक्सल को पकड़ें और व्हील को स्पिन करें। अब पहिया को टिप करने की कोशिश करें। ध्यान दें कि पहिया कैसे वापस खींचता है। पहिया के साथ एक ही कोशिश करो कताई और नोटिस नहीं है कि यह कैसे वापस नहीं खींचता है। जिस तेजी से पहिया घूम रहा है, उतना ही कठिन यह वापस खींचता है। मुझे यकीन नहीं है कि संबंध रैखिक है या नहीं। कोणीय गति पर अधिक बुनियादी नज़र के लिए यहां एक नज़र डालें । इसमें बाइक के टायर का उपयोग करते हुए एक वीडियो दिखाया गया है।


5
-1। जाइरोस्कोपिक बलों (जो कोणीय गति से है) को निर्णायक रूप से दिखाया गया है ताकि साइकिल स्थिरता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित न किया जा सके।
whatsisname

0

यह इस तरह सरल होना चाहिए:

  • क्रिया = प्रतिक्रिया। यदि बाइक सीधी है, तो यह तब तक सीधी रहेगी जब तक कि फुटपाथ पर बल न हों। यह तब भी सच है जब बाइक नहीं चल रही है।
  • अगर संतुलन को बाधित करने वाले कुछ बल हैं, तो संतुलन बनाए रखने के लिए समकक्ष बल की समान मात्रा की आवश्यकता होती है।
  • जब बाइक चलती है, स्टीयरिंग कुछ आगे की गति को बग़ल में बल में बदल देगा, इसलिए बाइक को संतुलित करने के लिए स्टीयरिंग का उपयोग किया जा सकता है।
  • एक रोलर पर, बाइक संतुलन के लिए बग़ल में जा सकती है।
  • राइडर के वजन को स्थानांतरित करने से साइडवे बल उत्पन्न नहीं होना चाहिए क्योंकि एक तरफ जाने के लिए, राइडर को समान बल के साथ बाइक को दूसरी दिशा में धकेलने की आवश्यकता होती है। इसके साथ किसी भी सफलता को प्रणाली में अक्षमताओं के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

फिर पहियों का जाइरोस्कोपिक प्रभाव है जो सिस्टम पर काम करने वाले बलों को राशि और दिशा बदल सकता है।

हमारी साइट का प्रयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी Cookie Policy और निजता नीति को पढ़ और समझा लिया है।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.