Hvordan balanserer en sykkel?

Siden Dan har kommet med spennende kildematriale vil jeg legge inn en interessant artikkei jeg har linket til før:

http://www.velonews.com/media/Block40.pdf

Nemlig Frame Geometry and Bike Stability av Lennard Zinn. Han er tech guru hos Velonews og skribent og rammebygger.

I denne artikkelen drøfter han sykkelens geometri og stabilitet og hevder at trail/etterløp? er det som danner sykkelens stabilitet. Det er også henvisninger til de ulike teoriene om gyroskopeffekt, kontrastyrung osv. Det er rikelige henvisninger til Jones forsøk på å konstruere en Unridable Bike, som Dan har lirket fram fra obskure kilder.

Det er også et morsomt gjør det selv eksperiment for å demonstrere stabilitet i sykkelen.


Les og bli klok.

LarsB

Jeg kan sikkert lese artikkelen, men klok kommer jeg ikke til å bli. <img src="/forum/arena/images/graemlins/wink.gif" alt="" />


Dessuten er det jo mye morsommere å tro man kan svaret, enne å vite fasiten.

Er søndager hellige nå også? Makan til talibanforum. Jeg må bare melde meg som avfelling. Ikke er det en selvfølge at jeg er ute og sykler hver søndag og i tillegg har jeg tv. I stua til og med! At det går an! Jeg burde skamme meg!

Hva er så søndagen brukt til? Tja, lesing i sengen, kvalitetsfrokost, litt husarbeid, trening på rulle, promenad i solskinnet med dama, litt OL på tv, litt NOTS-arbeid, litt kaffemekking osv. Ja, stemmer, litt Arena-pludring innimellom støvsugingen også. En fin dag til tross for at jeg ikke har vært ute og syklet og ikke har gjemt fjernsynet i boden. Men det er selvsagt galt av meg. Jeg skjønner jo det.

Alt er tilgitt Dan!

The Stability of The Bicycle veier opp for alt det der.
Natta! <img src="/forum/arena/images/graemlins/yawn.gif" alt="" />

LarsB

Ok, skal det være på den måten. I Bicycle Science på side 268 av David Gordon Wilson(Proffesor i Mekanikk ved MIT) står det. "....the gyroscopic action of the front wheel is a part of a system that automatically assists the rider in balancing the bicycle.

Tror nok gyroeffeten har sitt å si gitt..............

Står det bare som en setning, som noe han tar for gitt fordi det virker som en selvfølge, eller har han faktisk gjort eksperimenter med det? Du må ikke ta alt for god fisk bare fordi det er sagt av en professor. Også de kan noen ganger ta ting for gitt uten å tenke over om det virkelig er bevist. Sjekk det Jones skriver i saken:

"I therefore modified a standard bicycle by mounting on the front fork a second wheel, clear of the ground, arranged so that I could spin it against the real front wheel and so oppose the gyroscopic effect. This creation, 'Unrideable Bicycle MK I' (URB I), unaccountably failed; it could be easily ridden, both with the extra wheel innendørssvettingpåenergometersykkel at high speed in either direction and with it stationary."

Jeg mener at det å tilføye gyroeffekten stor innvirkning på hvordan en sykkel oppfører seg er å ta en bevismessig snarvei. Denne kreasjonen mener jeg er et godt bevis på at gyroeffekten har lite å si for hvordan man balanserer et kjøretøy som har alle sine kontaktpunkter på én linje.



(Hmm, denne logoen lignet litt på en vanlig forekommende avatar.)

Det du mener Dan er at det er bare input fra syklisten som gjør at sykkelen balanserer. Kall det kontrastyring eller hva som helst.

Du kan gjøre følgende eksperiment: Ta en meningsløs sykkel du skulle ha stående. Sett den i rett vinkel i forhold til bakken. Ta tiden fra du slipper den og til den møter bakken. (Repeter flere ganger og ta snittiden.)

Ta så bilen og hold på setet til sykkelen ut av vinduet til den kommer ca opp i hundre km/t og slipp så når sykkelen er 90 grader i forhold til bakken. Ta tiden til den treffer bakken (Repeter ekperimentet flere ganger og ta snittiden)

Du vil oppleve at tiden det tar før sykkelen møter bakken er betydelig lengre for sykkelen i fart enn sykkelen som sto i ro. Hva er det som er forskjellen. Jo, eneste forskjellen mellom de to ekperimentene er at hjulene roterer når sykkelen er i fart. Dette skaper en gyroskopisk effekt. Det tilføres ingen ytre krefter annet enn gravitasjonen, luftmotstanden og friksjonen mot underlaget. Ingen av disse kreftene kan sies å ha positiv virkning på stabiliteten.
AKKURAT så mye hjelp fåes av gyroskopisk effekt når du sykler.

Hvorfor dette fungerer er litt mer komplisert å forklare, men det er kombinasjonen av at forhjulet kan bevege seg fra side til OG gyroskopeffekten til sammen som gjør at sykkelen balanserer bedre. Når sykkelen er i ferd med å falle dras resten av sykkelen etter pga gyroskopeffekten og som gjør at sykkelen retter seg opp og faller over på andre siden, men der skjer det jo det samme og slik fortsetter det. Sykkelen wobbler frem og tilbake. Når hastigeheten er stor synes det ikke så mye, men når hastigheten blir mindre (snakker fortsatt om den førerløse sykkelen) ser vi at forhjulet wobbler sterket frem og tilbake før den til slutt må falle.

Hvis styret er umulig å bevege fra side til side, vil dog sykkelen tryne like fort i begge eksperimentene. Det betyr at gyroskopeffekten i seg selv ikke har innvikning for retningsstabiliteten pga hjulets ubetydlige masse.

Konklusjon: Gyroskopeffekten er viktig for at en sykkel balanserer så bra som den gjør.

Altså ER det en forskjell om forhjulet ruller på rulla eller ikke ut over mindre friksjon. (Det er sikkert fint at bakhjulet også ruller pga treningseffekten.)

Det står bare at den enkelt kunne sykles, men ikke at det ikke er noen forskjell og spesiellt ikke hva forskjellen evt. skulle være.

I boken står samme eksperiment beskrevet og der står det: "....considerably more skill and effort are needed...."

Ikke bare input fra syklisten. Trail spiller nok en større rolle.


Det eksperimentet slipper jeg å gjøre siden Jones har gjort det for meg. Noe du ville ha sett hvis du gadd å lese artikkelen.


Feil. Det er geometri inne i bildet, som får sykkelen å korrigere seg. Gyrokraften er en liten del av saken. Trailens innvirkning er en stor. Les Jones artikkel så kan vi diskutere videre etterpå hvis du fortsatt tror at gyrokraften har mer enn marginal innvirkning.

Nei, hvorfor skulle det stå? Hvorfor skal han beskrive en forskjell når hans poeng er at det ikke er noen forskjell?


Det betyr at din professor er en dårligere syklist enn min. Da vinner jo jeg. <img src="/forum/arena/images/graemlins/fingerdevil.gif" alt="" />

Nei, du har tapt for lenge siden. Du har rett og slett feil. Du har ikke skjønt Jones artikkel.

Professoren min hadde sikkert ikke blitt professor på MIT i mekanikk hvis han ikke hadde peiling. MIT er rangert som verdens beste universitet. (Skal forøvrig besøke dette om noen få uker)

Det nærmest umulig å kjøre Jones sin sykkel uten henda på styret pga at du ikke har hjelp av gyroskopeffekten. Trail spiller en rolle ja og jeg skal innrømme at trail har en effekt på førerløs "sykling", men sykler du Joneses sykkel uten henda på styret og en vanlig sykkel uten henda på styret, vil du merke en drastisk forskjell. Jones sykkel har kun fjernet gyroeffekten og balansering blir nærmest umulig uten styreinput. Det betyr at utfører du førerløseksprimentet med Jones sykkel og en vanlig sykkel, vil den vanlige sykkelen gå mye lengre.

Jeg har på ingen måte feil fordi jeg har faktisk forstått innholdet av artikkelen, noe du ikke har gjort. Du gjør en vanlig feil og det er å trekke ting ut av denne artikkelen som faktisk ikke står der.

Nå må jeg gjøre andre ting og får desverre ikke kranglet om dette før i kveld.

Ha en solfull og fin dag, Dan

av hvem? av forkere ved MIT?

Nå har jeg et par enkle spørsmål til deg. Er det gyroeffekten som gjør at du klarer å holde en sykkel *med syklist* opprett i 2 km/h? Eller i 5 km/h? Eller hvor fort må man sykle før gyroeffekten tar overhånd? Og hvor stor er egentlig denne fantastiske gyroeffekten i to kilo hjul i forhold til 90 kg som beveger seg?

Et tankeeksperiment:
To hjul triller i 30 km/h. Hvor mye sideveis kraft må til for at de skal lene seg 45 grader?

En curlingstein i XL-format på 90 kg beveger seg over isen. Hvor mye sideveis kraft må til for at den skal endre bane 45 grader?

Jeg vil tro, men det er selvsagt bare tro, at det kreves mye mindre kraft å tippe sykkelen, selv om den er hjelpt av denne magiske perpetuum mobile-gyrokraften.

Selvsagt, en god dag til deg også.

Jeg også. Akkurat som TV. Hvordan i all verden klarer de å få så mange små menn og kvinner inn i en så liten boks? Og kjøleskap? Herregud, det er jo helt sinnsykt. Du tar en varm ting, putter den inn i et skap, også kommer den forsyne meg ut kald! Jeezuz, asså!

T

På en førerløs sykkel vil sikkert gyroeffekten ha en liten virkning. Men hva hvis du setter 82 kilo advokat på sykkelen. Hva betyr mest? Min korrigering eller hjulenes gyrovirkning?

Havet blir også varmere hvis en mus pisser i det. <img src="/forum/arena/images/graemlins/yawn.gif" alt="" />

Bare innrøm det, supernalle. Du er ikke bare på jordet, men på feil jorde.

I min ungdom hadde jeg det moro med å låse frembremsen, og plassere fremhjulet på den bakre oppsvingen på et skateboard, slik at skadeboard'et bare hadde de bakre hjulene i bakken. Siden fremhjulet til sykkelen stod i den bakre bøyen, kunne jeg styre skateboard'et ved å vri på styret til sykkelen. Men jeg fikk ingen balansehjelp fra skateboard'et, siden hjulet jo ikke satt fast i skateboard'et. Men sannelig gikk det ikke an å sykle, ganske så normalt. Og det med låst fremhjul! Hvor ble det av gyrokreftene, da?


Ole.

Det tror jeg enten var magi (ref Truls) eller jeteffekt av Fushion X (ref slashers første teori).

Og så prøver du det samme uten henda på styret og vips ble savnet av gryoskopeffeken sterkt.

Dessuten blir ikke eksperimentet riktig. Selv om sykkelen kan tilte til siden så kan ikke forhjulet vri seg på grunn av sandtapen på boardet og boardet blir da en stabil platform (savnet av gyroskopeffekten blir derfor mindre enn det ville blitt med Joneses sykkel)

Forskjellen på å svinge hjulet blir bortimot lik i hastighet uansett vekt. Det er det gyroeffekten gjør når du tilter sykkelen i fart.

Gjør følgende eksperiment(beskrevet i boken). Hold sykkelen midt på ramma og hev den litt over bakken. Snurr forhjulet med den ledige hånden. Tilt så sykkelen til den ene siden. Gjør det samme uten spinn. En stor forskjell. Denne effekten skyldes gyroskopeffekten og nettop dette hjelper deg å holde rett kurs på vegen.

Bicycle Science kan forøvrig anbefales på det sterkeste. Boken er på nesten 500 sider og belyser alle mekaniske aspekter ved en sykkel. Det er en stund siden jeg leste den, men den har økt forståelsen min kraftig. Det er forøvrig ingen lettlest bok for menigmann. Du bør nok ha en matematikk- eller fysikkbakgrunn da den er spekket med formler og utledninger. Dette er 3. utgave av boken og David Gordon Wilson har kontinuerlig jobbet med den i flere tiår. Han har samlet alt som er har betydning av vitenskaplige artikler på området og sammenfattet innholdet av dem(også Jones sin artikkel). Boken utgis av The MIT press.

Prøv å sykle uten henda i to eller fem km/t i timen så vil du ha svaret. Ikke lett ikke sant. Prøv å kjøre den enskinnerssparken din uten henda på styre. Gikk ikke bra det nei....

Siden gyroskopeffekten vrir hjulet og ikke retter opp sykkelen direkte(jo der er gyroskopeffekten alt for liten) har det ikke direkte sammenheng med vekta til sykkel og rytter. (Heller med friksjonen i styrelagret og underlaget å gjøre)

curlingstein: Endre retning i sideretning??????? Lite med gyroskopeffekt å gjøre....

Jeg vil tro at en sykkel balanserer ufattelig dårlig om man sveiser fast styrerøret (uansett gyroskopeffekt og hastighet). Både med og uten fører vil sykkelen rette seg opp ved å svinge.

I to eller fem km/t har man tregere effekt av å styre for å rette opp, derfor mer vinglete.

Jo, men nå er det jo *du* som er så innmari opphengt i gyroeffekten, ikke jeg. Mitt eksempel var ment å vise at det krever mye mer kraft å endre retning på noe som er stort og tungt og i bevegelse, og i tillegg helt fritt fra gyroskopiske krefter, enn det krever å endre plan på to roterende sykkelhjul.

Du vil ikke overbevise meg så lenge du bare gjentar og gjentar at en gitt virkning kommer av gyroeffekten hvis ikke du samtidigt viser hvorfor samme virkning ikke kan være et resultat av noe helt annet, som f eks masse i bevegelse i et geometrisk system med passe mye trail.

Hvordan mener du at man tilter en sykkel i fart? Altså, hvilken input gjør at tiltingen begynner?

Jeg gjentar (og henvender meg spesielt til Dan): Prøv å gjøre det beskrevne eksperiment med sykkelhjulet selv (se beskrivelse i tidligere innlegg), så skal du få kjenne akkurat hvor stor innvirkning gyroskopkraften har, selv i liten fart!

Er det uansett så utrolig vanskelig å tro på en bok på 500 sider, en person som er ferdig med å studere fysikk, en som driver (meg), en professor og mange fler som påpeker at gyroskopkraften er viktig i balansen av en sykkel? Hittil har du vist til en artikkel på internett og personlige meninger....

Jeg sier ikke at ikke gyrokraften har en effekt. Jeg sier bare at jeg tror den har en minimal effekt i forhold til andre ting. Den kraften du føler når du holder sykkelhjulet mellom hendene er jo ingenting i forhold til om f eks Ole kjør inn i deg i 30 km/h.

Når det gjelder hvorvidt man skal tro på en bok på 500 sider og diverse fysikkstudenter så er det jo bare å surfe litt på nettet så ser man at folk ikke er enige i disse sakene. Min tes er at noen, særlig supernalle, tilskriver gyrokreftene alt for stor betydning, men har valgt de som en forklaringsmodell fordi de er så enkle å påvise. På samme måte som det er enkelt å påvise at vann opphører å eksistere når det koker bort. Men det er kanskje ikke hele sannheten?

En annen ting jeg gjerne kommer tilbake til er dette med hjulenes letthet. Hvis hjulene veier null kilo så eksisterer ingen gyrokraft. Av dette burde man kunne trekke slutningen at et to-kilos hjulsett generer dobbelt så store gyrokrefter som et én-kilos hjulsett. Men er det noen som har lest i noen sykkeltester at en sykkel med lette hjul har dårligere stabilitet enn en med vanlige hjul? Sannsynligvis ikke, helt enkelt fordi gyroeffekten har veldig lite å si for en sykkels stabilitet når vi setter 82 kilo svenske, advokat eller annet kjøtt oppe på den.

Nå er min racer med forholdsvis lette hjul svært mye mer ustabil enn terrengsykkelen hvor hjulene (og dekk) veier atskillig mye mer. Nå kan det også være andre ting ine i bildet her da.

Det burde være lett å eksperimentere litt. Ta en sykkel, prøv med to forskjellige hjulsett; ett svært lett og et forholdsvis tungt. Hvor stor er forskjellen i stabilitet? Dette blir vel subjektivt, men da ville du ihvertfall få en antydning.

Rent personlig tror jeg at gyroeffekten spiller en viss rolle, uten at jeg vet hvor mye og uten at jeg har annen dekning for det enn vanlig sunn fornuft. Og jeg har prøvd dette med å holde et snurrende hjul i en 50 cm aksling og vri det; det er forbausende tungt.

Hahaha.. det er dette som kalles å argumentere med autoritet... LOL..

$upernalle, det finnes gode fysikkbøker som kan forklare idioter kvantefysikk step by step. Nå er Dan langt fra noen idiot, så hvis du har skjønt denne sykkelgåten, hvorfor ikke forklare ting på en god måte istendenfor å kapitulere og gripe til "pappaen min er sterkere enn pappaen din" skryteargumentasjon?

EDIT: Er gøy at du har hatt forfatteren som professor.. Og bra boktips!

La meg gjette på brattere styrevinkel og dermed kortere trail.