Τι εμποδίζει τις μοτοσυκλέτες να μην ανατρέπονται σε απότομες στροφές;

Η φυγόκεντρος δύναμη, ή η «δύναμη φυγής από το κέντρο», είναι αυτή που εμποδίζει τις μοτοσυκλέτες να ανατρέπονται σε απότομες στροφές. Αυτή η δύναμη σπρώχνει τη μοτοσικλέτα προς την κατεύθυνση του κέντρου του κύκλου και ακυρώνει τη ροπή από τη βαρυτική δύναμη.

Αν έχετε παρακολουθήσει ποτέ αγώνες μοτοσικλετών, θα είχατε θαυμάσει πώς οι μοτοσικλετιστές καταφέρνουν να λυγίσουν τόσο μακριά, τόσο κοντά στο έδαφος, και ακόμα να μην ανατρέπονται. Ο Θεός να σε βοηθήσει, αν προσπαθήσατε ποτέ να το κάνετε αυτό, το αποτέλεσμα μπορεί να μην αποτελέσει εξαιρετικό παράδειγμα για τους φίλους σας και ίσως όλους τους άλλους (αυτούς που δεν σχετίζονται καν με εσάς).

Το έχεις σκεφτεί ποτέ αυτό; Πώς καταφέρνουν τα ποδήλατα να λυγίζουν τόσο πολύ χωρίς να σκοντάφτουν;

Λοιπόν, ήρθε η ώρα να ξετυλίξουμε αυτό το παράξενο μυστήριο της ασφάλτου.

Σημαντικός παράγοντας σε αυτό είναι η γωνία των τραπεζών . Θα έχετε δει δρόμους που έχουν απότομες στροφές να είναι λίγο υπερυψωμένοι στην εσωτερική πλευρά. Αυτό ονομάζεται «banking of roads» . Το στρίψιμο των δρόμων διευκολύνει επίσης τους ελιγμούς σε κλειστές στροφές χωρίς ανατροπή. Αλλά ας μιλήσουμε για τις δυνάμεις που δρουν σε μια μοτοσικλέτα όταν κάνει απότομη στροφή.

Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα

Σαν να μην ήταν αρκετά καλά τα αληθινά, υπάρχει ένας άλλος κόσμος, ένας κόσμος «ψεύτικων» δυνάμεων. Γνωρίζουμε ότι όταν ασκείται δύναμη σε ένα αντικείμενο, η κίνησή του (ή ο τρόπος που κινείται) επηρεάζεται. Για παράδειγμα, όταν οδηγείτε ένα ποδήλατο που κινείται αργά, αποκτά ταχύτητα και αρχίζει να κινείται πιο γρήγορα. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο η δύναμη επηρεάζει την κίνηση. έχει άμεση σχέση με την επιτάχυνση ενός σώματος σύμφωνα με τον Δεύτερο Νόμο του Νεύτωνα, ως εξής.

Παρουσιάζοντας τις ψεύτικες δυνάμεις

Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα δρα μόνο σε μη επιταχυνόμενα πλαίσια αναφοράς. Όταν κάθεστε σε ένα κινούμενο αυτοκίνητο, θέλουμε ο Δεύτερος Νόμος του Νεύτωνα να λειτουργεί, όπως κάνει πάντα. Αυτός είναι ο λόγος που προσθέτουμε μια ψεύτικη δύναμη σε ολόκληρο το σύστημα.

Αυτή η ψεύτικη δύναμη δρα στην αντίθετη κατεύθυνση της επιτάχυνσης της κίνησης. Αυτή είναι η δύναμη που σπρώχνει μια μπάλα προς τα πίσω όταν είναι κρεμασμένη στον καθρέφτη ενός αυτοκινήτου για να εξισορροπήσει την οριζόντια συνιστώσα της τάσης που ενεργεί στην μπάλα. Αυτός είναι επίσης ο λόγος που η μπάλα δεν κρέμεται όταν το αυτοκίνητο είναι σε κίνηση, αλλά φαίνεται να πετά μαζί με το αυτοκίνητο.

Πώς ισχύει αυτό για μοτοσυκλέτες

Όταν μια μοτοσικλέτα κινείται κυκλικά (η στροφή συνήθως συνεπάγεται κίνηση με κυκλικό τρόπο στις πίστες) έχει μια ορισμένη επιτάχυνση. Η ψεύτικη δύναμη, σε αυτήν την περίπτωση, ενεργεί προς την αντίθετη κατεύθυνση και σπρώχνει τον αναβάτη προς την αντίθετη κατεύθυνση της επιτάχυνσης.

Λοιπόν, στην περίπτωση των μοτοσικλετών, υπάρχει ένα όνομα για αυτήν την ψεύτικη δύναμη:φυγόκεντρη δύναμη, γνωστή και ως «δύναμη φυγής από το κέντρο».

Λυγίζοντας τη μοτοσυκλέτα

Συντελεστές:Toa55/Shutterstock

Υπάρχει μια ροπή που ενεργεί στο ποδήλατο όταν κινείται σε κυκλική διαδρομή. Η ροπή είναι ένα μέτρο του πόσο μια δύναμη που ασκείται σε ένα αντικείμενο προκαλεί την περιστροφή αυτού του αντικειμένου . Στην περίπτωση μιας μοτοσικλέτας, υπάρχει μια εξωτερική δύναμη που σπρώχνει τη μοτοσυκλέτα προς την κατεύθυνση του κέντρου του κύκλου. Αυτή η δύναμη είναι συνήθως ίδια με τη δύναμη τριβής που προκαλείται από την επαφή των ελαστικών και του δρόμου.

Κλίνοντας με τη μοτοσυκλέτα

Η δύναμη τριβής (που προκαλείται από την επαφή μεταξύ των ελαστικών και του δρόμου) και η κανονική δύναμη (που προκαλείται από το έδαφος που σπρώχνει τη μοτοσικλέτα προς τα πάνω) έχουν μηδενική ροπή, αφού εφαρμόζονται και οι δύο στο σημείο που υπολογίζεται η ροπή. Κοιτάξτε το παρακάτω σχήμα:

Αυτό αφήνει μόνο τη ροπή από την ψεύτικη δύναμη και τη ροπή από τη βαρυτική δύναμη. Αυτές οι ροπές είναι σε αντίθετες κατευθύνσεις, επομένως μπορούν να αλληλοεξουδετερωθούν, δημιουργώντας ένα σταθερό σύστημα . Από την άλλη πλευρά, στην περίπτωση ενός ποδηλάτου που κάνει μια απότομη στροφή χωρίς να γέρνει, η δύναμη της βαρύτητας ωθείται προς τα πάνω μέσω του σημείου της ροπής για να παράγει μηδενική ροπή. Μηδενική ροπή από αυτή τη θέση σημαίνει ότι δεν μπορεί να ακυρώσει τη ροπή από την ψεύτικη δύναμη. Επομένως, ολόκληρο το σύστημα δεν είναι ισορροπημένο.

Με λίγα λόγια, η ροπή από τη βαρυτική δύναμη ακυρώνει τη ροπή από την ψεύτικη δύναμη, ώστε να μην ανατραπείτε . Σημαίνει ότι η κλίση βοηθά έναν αναβάτη να παραμείνει στη μοτοσυκλέτα ενώ κάνει στροφή με σημαντική ταχύτητα. Μπορεί να ακούγεται πολύ περίεργο, αλλά είναι στην πραγματικότητα αλήθεια.

Με άλλα λόγια, η κλίση βοηθάει γιατί οι νόμοι της φυσικής σε προστατεύουν!