Азырынча илим так жооп бере албайт. Бирок жакындап баратат…
Велосипед тебүү. Бул жөн эле велосипед тебүү сыяктуу, туурабы? Эгер сиз Корнелл университетинин профессору Энди Руина болсоңуз.
Ал биргелешип авторлор Джим Пападопулос, Аренд Шваб, Джоди Коойжман жана Яап Мейжаард менен «Велосипед гироскопиялык же кастор эффектисисиз өзүн-өзү туруктуу боло алат» аттуу макаласын жазган, анда стабилдүүлүк үчүн мурда келтирилген шарттар түзүлбөйт. өзүн-өзү туруктуу велосипед феноменин жетиштүү түрдө түшүндүрүп бериңиз - жана ал үчүн зарыл да эмес.
‘Адамдардын такыр велосипедде тура алышы укмуштуудай нерсе. Велосипеддердин эң таң калыштуу жактарынын бири – бул алардын тең салмактуулукту сактай алышы, - дейт Руина.
Жак Татинин 1949-жылы тартылган «Жур де Фет» тасмасындагы атактуу сценаны мисал келтирип, ал жердеги почтальон Франсуа өзүнүн качкан айгырын айылда атсыз айдап баратканда кууп баратат, Руина жана анын кесиптештери кадимки акылмандыкты изилдөөгө киришти. Велосипеддин тик турушу үчүн эки зарыл шарт – бул же дөңгөлөктөрдүн айланган гироскопиялык моменти же алдыңкы дөңгөлөктүн касторунун изи.
"Велосипедти кыймылдаганда гана тик кармай аласыз" дейт Руина. "Белгилүү нерсе, руль сизге тең салмактуулукту берет. Биз муну көрсөтө алабыз, эгерде биз рулду чабандессиз велосипедге бекитип, аны түртүп, анан коё берсек. Велосипед токтоп турганда кулагандай тез кулап кетет.'
Руина эффектти колундагы шыпыргынын тең салмактуулугуна салыштырат. Тик шыпыргы солго эңкейе баштаганда, баланстоочу колун да солго жылдырып, шыпыргынын түбүн кайра түшүп жаткан үстүнкү астына алып келип, тең салмактуулукту калыбына келтирет. Бирок чабандестерди теңдемеден чыгарсак, эмне үчүн бул велосипедде болот?
‘Адамдар табигый түрдө бир нерсе тез айланса, гироскопиялык эффекттен улам катуу болуп калат деп ойлошот, андыктан аны бурганда ал башка тарапка бурулгусу келет. Бул бир жалпы түшүндүрмө. Экинчиси, велосипед өзүн соода троллейбусундагы кастор сыяктуу алып жүрөт.
Байланыш түйүнү
Баш бурчу жана айры тырмоо болгондуктан, адамдар алдыңкы дөңгөлөктүн жерге тийүү чекити руль огунун алдында деп ойлошот. Бирок чындыгында дөңгөлөк полго дал ушул октун артында тийет.’
Натыйжа, вертикалдык огтун айланасында 360° жыла алган кастор сыяктуу (элестеткиле, сиздин гарнитураңыз - кастордун подшипниктери, ал эми хабыңыз - анын огу), алдыңкы дөңгөлөгүңүз рулуңузду «ээрчийт». Ошентип, соода троллейбусу сыяктуу, велосипедиңизди алдыга түртүңүз жана алдыңкы дөңгөлөк сөзсүз түрдө ичине кирип, саякат багытын артка жылдырыңыз.
Бирок, изилдөөчүлөрдүн эсептөөлөрү көрсөткөндөй, гироскопиялык же кастор эффектиси велосипеддин рулду башкарууга жана өзүн-өзү турукташтырууга ыңгайына жооптуу эмес.
Муну далилдөө үчүн Руина жана анын командасы «Эки массалык коньки» (TMS) деп атаган нерсени курушту. Бүктөлүүчү скутерге окшош бир нерсе көрүнгөн TMS велосипед сыяктуу эле касиеттерге ээ – эки дөңгөлөк жана топса (б.а. гарнитура) менен туташтырылган массанын алдыңкы жана арткы бөлүгү – бирок ал эч нерсе кылбай тургандай кылып жасалган. гироскопиялык же кастор эффекттерине жакын.
Муну ишке ашыруу үчүн эки кичинекей дөңгөлөк жерге тийип, ар биринин үстүндө бирдей массадагы тескери айлануучу дөңгөлөк бар, бул карама-каршы кыймыл менен гироскопиялык эффектти жокко чыгарат (TMS дөңгөлөктөрү коньки сыяктуу иштейт). Ал эми алдыңкы дөңгөлөктүн туташуу жери рулдун огунун алды жагында, кастордогудай артта эмес.
Түртүп, коё бергенде, бул дөңгөлөксүз, изи жок "велосипед" тикесинен тик турат, ал тургай капталынан кагылганда да өзүн оңдойт.
Демек, бул гироскопиялык же кастор эффекттеринен башка нерсе, велосипеддин рулду өзү башкарып, өзүн-өзү турукташтыруу тенденциясы үчүн жооптуу болушу керектигин далилдейт. Муну түшүндүрүү үчүн изилдөөчүлөр массаны бөлүштүрүү, өзгөчө рулдук жыйында негизги нерсе деп эсептешет.
Шыпыргы мисалына кайрылып, Руина мындай дейт: «ТМС руль огунун алдыда турган массасы менен катар кадрдагы массага ээ. Велосипеддин маңдайы кулаганда ал тезирээк кулайт, колуңузга карандашты тең салмактаганда, ал шыпыргыга караганда тезирээк кулайт.
Ошентип, алдыңкы масса арткы массага караганда ылдамыраак түшөт, бирок алар бири-бири менен руль огу менен туташып турат. Ошентип, ылдамыраак кулап түшүү үчүн алдыңкы бөлүк рулду башкарып, велосипедди кайра астына алып келет.’
Ruina бул дагы эле велосипеддин туруктуулугуна байланыштуу маселени чечпей турганын белгилейт, кеминде ал чабандессиз велосипедге тиешелүү. Бирок ал велосипедде кантип тик турганыбыз тууралуу жаңы суроолорду жаратат, бул бир күнү дизайндын түп тамырынан өзгөрүшүнө алып келиши мүмкүн.
Окумуштуулар айткандай: «Бул жыйынтыктар велосипеддердин жалпы дизайнына алып келген эволюциялык процесс долбоорлоо мейкиндигинде потенциалдуу пайдалуу аймактарды изилдей электигин көрсөтүп турат.» Демек.
