• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Nowe badania rozwiązują zagadkę stateczności roweru w trakcie jazdy

    19.04.2011. 17:17
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Od ponad wieku naukowcy głowią się nad fizyką starego dobrego roweru, a nowe odkrycia międzynarodowego zespołu badawczego rzucają nowe światło na to nie nowe przecież zagadnienie.

    Zespół złożony z naukowców z Politechniki w Delft (TU Delft) w Holandii i Uniwersytetu Cornella w USA skupił się na odpowiedzi na pytanie, dlaczego rower utrzymuje stateczność powyżej pewnej prędkości.

    Po rozpędzeniu rower zyskuje własną stateczność i nawet popchnięty z boku nie przewraca się. Wcześniej sądzono, że stateczność jest związana z dwoma czynnikami. Po pierwsze obracające się koła roweru miały zapewniać stateczność dzięki efektom żyroskopowym, a po drugie sądzono, że istotną rolę odgrywa "ogon" - odległość, w jakiej punkt zetknięcia przedniego koła ciągnie się za osią sterowania.

    Nowe odkrycia opublikowane w magazynie Science odrzucają tę starą teorię.
    "Od lat wiemy, że powszechnie przyjęte wyjaśnienie stateczności roweru jest zbyt proste" - mówi dr Arend Schwab, naukowiec z Wydziału 3mE TU Delft. "Efekty żyroskopowe i ogon pomagają, ale nie są niezbędne dla stateczności."

    Dr Schwab wraz z zespołem wykorzystał model matematyczny z około 25 parametrami fizycznymi, które zostały opracowane na potrzeby wcześniejszych badań. Model ten pozwala przewidzieć z niezwykłą dokładnością, czy i przy jakiej prędkości konkretny model roweru będzie stateczny.

    Czerpiąc z wyników tych prac zespół zaprojektował i zbudował rower, który miał wykazać, że ani efekty żyroskopowe ani ogon nie są niezbędne do utrzymania stateczności powyżej pewnej prędkości.
    "W naszym artykule w magazynie Science wykazujemy nie tylko teoretycznie, ale i eksperymentalnie, że nasze spostrzeżenia są prawidłowe" - mówi dr Schwab.

    Opracowany rower o nazwie "Two Mass Skate" ma małe i przeciwbieżne koła, co oznacza, że nie może być mowy o efekcie żyroskopowym i mały ujemny ogon. Punkt zetknięcia przedniego koła znajduje się nieco poza osią sterowania, a jednak rower zachowuje stateczność.

    "To nie było proste" - wyjaśnia doktorant Jodi Kooijman, który przeprowadził znaczną część prac eksperymentalnych. "Pierwszy prototyp nie sprawdził się i niemal straciliśmy nadzieję po wielu próbach, kiedy nagle odkryliśmy, że jesteśmy w stanie wykazać stateczność. Należy wykorzystać na przykład nawierzchnię o ściśle określonej, odpowiedniej szorstkości i sztywności."

    Udowodniwszy swoją teorię w serii eksperymentów dr Schwab wyjaśnia teoretyczne implikacje wyników badań. "Wykazaliśmy, że podział masy ma równie istotne znacznie dla stateczności, zwłaszcza usytuowanie środka masy mechanizmu kierowniczego roweru."

    Innymi słowy, aby rower był stateczny mechanizm kierowniczy musi być pozbawiony stateczności, gdyż w razie upadku roweru, kierownica powinna upaść jeszcze szybciej.

    Odkrycia mają znaczenie dla producentów rowerów. Chociaż projekt roweru niewiele się zmienił od końca XIX w., nowe odkrycia mogą przyczynić się do opracowania nowych modyfikacji w różnych typach rowerów składanych i transportowych.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Stateczność – pojęcie z teorii okrętu dotyczące zdolności jednostki pływającej do przeciwstawiania się siłom zewnętrznym mogącym spowodować jego przewrócenie. Wyróżnia się stateczność wzdłużną i poprzeczną.

    Stateczność – właściwość układu do powracania do warunków równowagi statycznej, w przypadku gdy został z tych warunków wytrącony.

    Klocek hamulcowy roweru – element hamulca roweru służący do tarcia o powierzchnię obręczy roweru, wytwarzany z różnego rodzaju mieszanek ciernych (zależnie od zastosowań). Hamulce oparte na klockach są jak na razie najpopularniejsze, głównie z powodu niskich kosztów.

    Full lub Full Suspension (z ang. pełne zawieszenie) – typ roweru roweru górskiego, który ma 2 amortyzatory - przedni i tylny, nazywany także damperem. Stosowanie takiej ramy pozwala na sprawniejsze poruszanie się w trudnym terenie. Pierwszy rower z pełną amortyzacją został skonstruowany przez Gary Fishera. Przeciwieństwem do roweru w pełni amortyzowanego jest hardtail.

    Stateczność zboczy – jedno z podstawowych zagadnień geotechniki. Zbocze jest stateczne, gdy nie występują w nim ruchy masowe, takie jak osuwiska czy zsuwy. Miarą stateczności jest stosunek sił lub momentów sił dążących do zachowania równowagi do sił lub momentów sił dążących do osunięcia. Ocena stateczności skarp i zboczy polega na wyznaczeniu minimalnego wskaźnika stateczności F i porównaniu go ze wskaźnikiem dopuszczalnym dla danej konstrukcji. Zbocze jest uważane za stabilne, gdy F > 1, czyli siły stawiające opór przemieszczeniu są większe niż siły dążące do przemieszczenia mas gruntu, jednak wymagane wskaźniki dla różnych budowli wahają się zazwyczaj w granicach 1,2–1,5. Zagadnienie oceny stateczności skarp i zboczy obejmuje analizę statycznej i dynamicznej stabilności zboczy zapór, nasypów, wykopów itd.

    Linki rowerowe to część roweru stosowana do sterowania przerzutkami oraz hamulcami. Łączą one klamki hamulcowe lub manetki z odpowiednio szczękami hamulcowymi lub przerzutką.

    Stateczność wyrobiska - termin stosowany do określenia zdolności wyrobiska górniczego do zachowania kształtu i położenia wbrew działającym siłom, dążącym do zmiany istniejącego stanu. Na stateczność wyrobiska oprócz sił masowych i spoistości ośrodka skalnego, wpływają obciążenia pochodzące od pracujących maszyn i urządzeń.

    Dodano: 19.04.2011. 17:17  


    Najnowsze