הביטוי "זה כמו ללמוד לרכוב על אופניים" משמש לעתים קרובות במצבים שבהם אתה אף פעם לא באמת שוכח את השיעור. ברגע שאתה יודע לרכוב על אופניים, זה הכל, אתה פשוט יודע.
אבל למרות שאתה אולי יודע באופן אינסטינקטיבי איך לרכוב על אופניים, אתה כנראה לא יודע את הפיזיקה של זה. למשל, אולי לא שמתם לב שכאשר אתם רוכבים על האופניים שלכם, על מנת לפנות שמאלה תחילה עליכם לפנות ימינה, וכדי לפנות ימינה עליכם לפנות תחילה שמאלה.
ראשית, למרות שאנחנו יודעים יותר מקצת על איך אופניים עובדים, אנחנו לא יודעים את הסיפור המלא. לזמן מה, בעקבות הניתוח המתמטי הראשוןבשנת 1910, ההשפעות הג'ירוסקופיות היו משוערות לשמור על אופניים זקופים, ומסבירות מדוע אופניים יכולים להמשיך במסעם לזמן מה ללא רוכב. מאה שנה לאחר מכן צוות טרחה ליצור אופניים שנגדו את האפקט, כדי לבדוק אותו.
"הדעה המקובלת היא שההיגוי העצמי הזה נגרם כתוצאה מהתקדמות ג'ירוסקופית של הגלגל הקדמי, או ממגע הגלגל שנגרר כמו גלגלת מאחורי ציר ההיגוי", כתבו הצוות בכתביהם.נְיָר. "אנו מראים שאף אחד מהאפקטים אינו הכרחי ליציבות עצמית. באמצעות חישובי יציבות ליניאריים כמדריך, בנינו אופניים עם גלגלים נוספים מסתובבים נגדית (מבטלים את המומנטום הזוויתי של סיבוב הגלגל) ועם מגע הקרקע של הגלגל הקדמי שלו לפנים. ציר ההיגוי (מה שהופך את המרחק הנגרר לשלילי כשהאופניים מפריעים לרוחב מגלגול ישר מתאוששים אוטומטית לנסיעה זקופה).
אז מה שומר על אופניים זקופים, ויוצאים בדרך ישרה? בקיצור, אנחנו לא יודעים בדיוק, אבל אנחנו יודעים שזה מורכב.
"נראה שהסבר פשוט אינו אפשרי", אחדסקירה של הנושאמסביר, "מכיוון שהרזון וההיגוי מחוברים על ידי שילוב של מספר השפעות כולל קדנציה ג'ירוסקופית, כוחות תגובת קרקע רוחביים בנקודת המגע עם הקרקע של הגלגל הקדמי הנגררים מאחורי ציר ההיגוי, תגובות כבידה ואינרציה מהמכלול הקדמי עם מרכז של- היסט מסה מציר ההיגוי, ומהשפעות הקשורות למטריצת מומנט האינרציה של המכלול הקדמי."
עכשיו בואו נדבר על היגוי. אולי אתה לא שם לב לזה אפילו בזמן שאתה עושה את זה, אבל כדי לפנות שמאלה אתה קודם כל סובב את הכידון ימינה.
אם הייתם רוכבים קדימה ואז זורקים את הכידון לצד אחד פתאום ומשאירים אותם שם, אולי הייתם מצפים לפנות לכיוון הזה. עם זאת, אם תעשה זאת, הכיוון שאליו תגיע בקרוב הוא "הקרקע".
"כוחות צנטריפוגליים יזרקו את האופניים שלך על צידם אם תכוון את הכידון לכיוון הפנייה הרצויה מבלי להטות את האופניים לפנייה קודם", עודנְיָרמסביר. "אכן, תאונות אופניים נגרמות לרוב על ידי מכשולים בכביש כמו פסי רכבת או רשתות ביוב המסובבות את הגלגל הקדמי והכידון בפתאומיות".
במקום זאת, ומבלי לשים לב, אנשים קודם כל עושים "היגוי נגדי" קטן לכיוון ההפוך.
"שיטה אחת לביסוס ההישענות הנכונה היא היגוי נגדי, כלומר, סיבוב מפורש של הכידון נגד הסיבוב הרצוי, ובכך ליצור מומנט צנטריפוגלי שמטה את האופניים בצורה מתאימה", מסביר העיתון. "השענת האופניים לפנייה מאפשרת לכוחות הכבידה לאזן את הכוחות הצנטריפוגליים, מה שמוביל לפנייה מבוקרת ויציבה".
העיתון מפרט שיטות נוספות שבאמצעותן תוכלו לשמור על יציבות האופניים במהלך סיבוב, כולל דחיפה של הירכיים, הישענות ולחיצה על דוושה אחת חזק יותר מהשנייה. עם זאת, גם הם הגיעו למסקנה שהמנגנון מורכב למדי מבחינה פיזית.
"בכל מקרה, כוחות ג'ירוסקופיים ממלאים תפקיד מועט בהשענת האופניים, כיוון שהם עוזרים לקבוע את זווית ההיגוי", הם כותבים. "התפיסה המושכת שכוחות ג'ירוסקופיים הם מרכזיים בהתנהגות האופניים, שחוזרת על עצמה לעתים קרובות בעיתונים ובספרי לימוד, אינה נכונה."
