Rájöttek, mitől stabil igazán egy bicikli - videó

Mennyire lehet stabil egy vezető nélküli bicikli mozgása? Ha elég gyors a kerékpár, akkor oldalról meglökve sem borul fel, csak irányt változtat. Ezt régóta tudjuk, de most kiderült, hogy a jelenség magyarázata rossz. A Delft-i Műszaki Egyetem (Hollandia) kutatói jöttek rá erre.

A hagyományos magyarázat szerint a kerékpár önstabilitása a giroszkóphatásnak és az úgynevezett trail nagyságának köszönhető. A trail az első kerék érintési pontja és a kormánytengely közötti távolság, melynek bizonyos értéke mellett a kerék hajlamos egy függőleges tengely körül forogni úgy, ahogy ezt bevásárlókocsiknál láthatjuk. Ez azonban leegyszerűsített, mi több, helytelen érvelés. Dr. Arend Schwab szerint az említett két tényező valóban segíti a stabilitást, de nem elengedhetetlen hozzá.

A kutató véleményét elméletileg és kísérletileg is alátámasztotta. 2007-ben megjelent cikkében ismertetett egy 25 fizikai paramétert tartalmazó matematikai modellt, mellyel nagyon pontosan meg tudta jósolni, hogy milyen sebességgel és főleg milyen dizájnnal stabil igazán egy kerékpár.

A stabilitásra vonatkozó elképzelés helyességét egy kísérleti kerékpárral is szemléltették a kutatók. Biciklijük, a "két tömeg csuszka" (two mass skate) kicsi, egymással ellentétesen forgó kerekekkel van felszerelve, trailje pedig nagyon kicsi. A giroszkóphatás és a trail tehát nem védi ezt a biciklit a dőléstől, amely mégis stabil.

"Nem volt könnyű" - mondja a kísérleti munka nagy részét végző Jodi Kooijman PhD hallgató. "A prototípus nem működött, és számos kísérlet után már majdnem feladtuk a reményt, amikor hirtelen rájöttünk stabilitás kimutatásának módjára. Kiderült, hogy a talajfelszínre is oda kell figyelni, mert megfelelő érdességű és merevségű felszín kell a demonstrációhoz."

Mitől függ hát a stabilitás? A tömeg eloszlásától, különösen a kerékpár kormányszerkezetének a tömegközéppontjától. A kerékpár mozgása akkor stabil, ha kormányberendezése laza, mert ha a kerékpár dől, a kormánynak még gyorsabban kell mozdulnia.

Hasznosíthatják-e Schwab és társa eredményeit a kerékpárgyártók? A kutató szerint igen. A mai kerékpár egy hosszú "evolúciós" folyamat eredménye, de lényegében semmi lényeges nem változott kerékpár formatervezésében a tizenkilencedik század vége óta. A gyártók felhasználhatják az új ötletet a kerékpárok stabilitásának módosításához. Ez különösen érdekes lehet a szokatlan formatervezések, többek között a fekvőkerékpárok, összecsukható kerékpárok és teherkerékpárok számára. Úgy tűnik, a modern kerékpárok tervezői még nem érték el az összes lehetőséget.