Τι είναι η φυσική πίσω από έναν τροχό;
Η φυσική πίσω από ένα τροχό είναι ότι βασίζεται σε δύο πολύ κοινές φυσικές έννοιες:γωνιακή ορμή και ροπή. Για να σηκώσετε τους μπροστινούς τροχούς από το έδαφος, θα πρέπει να εξισορροπήσετε τις ροπές που δρουν στον πίσω τροχό. Αυτό επιτυγχάνεται επιταχύνοντας τη μοτοσικλέτα έως ότου το φορτίο που φέρει ο μπροστινός άξονας μειωθεί στο μηδέν, αυξάνοντας έτσι τη ροπή που εφαρμόζεται γύρω από τον πίσω άξονα – και επομένως τους πίσω τροχούς.
Ανεξάρτητα από το πόσο πιο γρήγορα, πιο προηγμένα και πιο εξελιγμένα φτιάξετε κάτι, η ανθρώπινη τάση για τσιμπήματα και τσιμπήματα δεν θα σβήσει ποτέ. Εξετάστε τα ποδήλατα, για παράδειγμα. Δεν έχει σημασία πόσο άνετα και γρήγορα θα τα φτιάξετε, πάντα θα υπάρχουν άνθρωποι για τους οποίους η οδήγηση με ποδήλατο με τον συμβατικό τρόπο θα είναι πολύ «mainstream». Μερικές φορές, οι μοτοσικλετιστές λυγίζουν σε επικίνδυνα χαμηλές γωνίες για να στρίψουν μια στροφή ή να σηκώσουν τον μπροστινό τροχό τους μόνο και μόνο για να το διασκεδάσουν. Ωστόσο, και τα δύο αυτά «κόλπα» περιλαμβάνουν μια σημαντική κατανόηση και χειραγώγηση της φυσικής.
Ενώ έχουμε ήδη καλύψει πώς οι αναβάτες μοτοσικλετών σκύβουν τόσο πολύ χωρίς να πέσουν από τα ποδήλατά τους σε αυτό το άρθρο, ήρθε η ώρα να μάθουμε πώς μπορούν να σηκώσουν τον μπροστινό τροχό των ποδηλάτων τους ενώ οδηγούν, ή με άλλα λόγια, «να σκάσουν τροχό».
Τι είναι το Wheelie;
Πηγή εικόνας:Wikipedia
Το wheelie, γνωστό και ως wheelstand, είναι ένας ελιγμός οχήματος που περιλαμβάνει την ανύψωση του μπροστινού τροχού (ή των τροχών) πάνω από το επίπεδο του αναβάτη σε σχέση με το εν λόγω όχημα, ενώ διατηρείται ο/οι πίσω τροχοί στο έδαφος. Είναι πολύ πιθανό να δείτε αναβάτες να εκτελούν τροχοδρομίες με μοτοσικλέτες ή ποδήλατα, αν και μπορούν επίσης να εκτελεστούν με άλλα αυτοκίνητα, όπως αυτοκίνητα, τρακτέρ και ούτω καθεξής.
Ένα τροχό θεωρείται τολμηρό κόλπο για προφανείς λόγους. Ωστόσο, όπως και πολλά άλλα τολμηρά ακροβατικά, τα wheelies βασίζονται επίσης σε δύο πολύ κοινές φυσικές έννοιες:γωνιακή ορμή και ροπή.
Γωνιακή ορμή και ροπή
Με τους πιο βασικούς όρους, η γωνιακή ορμή μπορεί να θεωρηθεί ως το μέτρο της ορμής ενός σώματος που κινείται σε κύκλους (δηλ. υφίσταται μια περιστροφική κίνηση). Για τους λάτρεις της φυσικής, η γωνιακή ορμή ενός αντικειμένου είναι το γινόμενο της ροπής αδράνειας και της γωνιακής του ταχύτητας.
Υπάρχουν πολλά παραδείγματα γωνιακής ορμής γύρω σας, όπως ένας στρατηγός που εκπέμπει ένα γύρισμα ενώ ρίχνει την μπάλα ή μια σφαίρα που περιστρέφεται καθώς φεύγει από το στόμιο ενός όπλου.
Credit:Herbert Kratk/Shutterstock
Από την άλλη πλευρά, η ροπή είναι ένα μέτρο της δύναμης συστροφής που προκαλεί την περιστροφή ενός αντικειμένου. Αυτό είναι κάτι ακόμα πιο συνηθισμένο στην καθημερινότητα. Εφαρμόζετε ροπή πιο συχνά από όσο φαντάζεστε, όπως όταν γυρίζετε ένα πόμολο πόρτας, ξεκλειδώνετε μια κλειδαριά ή γυρίζετε το κλειδί στην ανάφλεξη ενός αυτοκινήτου, εφαρμόζετε ροπή σε κάτι. Με πιο τεχνικούς όρους, είναι το εγκάρσιο γινόμενο του διανύσματος δύναμης «F», του διανύσματος απόστασης «r» και του ημιτόνου της γωνίας μεταξύ των δύο. 
Τώρα που έχετε μια καλή ιδέα για τη γωνιακή ορμή και τη ροπή, ας δούμε πώς αυτές οι φυσικές δυνάμεις βοηθούν να ανυψωθούν οι μπροστινοί τροχοί μιας μοτοσικλέτας σε τροχό.
Όταν μια μοτοσυκλέτα κινείται σε επίπεδη επιφάνεια, η δύναμη της βαρύτητας ασκείται στο κέντρο μάζας της μοτοσικλέτας και οι κανονικές δυνάμεις (που ενεργούν προς την αντίθετη κατεύθυνση της βαρύτητας) ασκούνται από το έδαφος στους μπροστινούς και πίσω τροχούς. Ως εκ τούτου, δημιουργείται μια ισορροπία μεταξύ αυτών των δυνάμεων και η μοτοσυκλέτα κινείται κανονικά.
Για να σηκώσετε τους μπροστινούς τροχούς από το έδαφος, πρέπει να διαταράξετε αυτή την ισορροπία μεταξύ αυτών των δύο αντίθετων δυνάμεων. Πιο συγκεκριμένα, πρέπει να εξισορροπήσετε τις ροπές που δρουν στον πίσω τροχό.
Αυτό επιτυγχάνεται με την επιτάχυνση της μοτοσικλέτας έως ότου το φορτίο που φέρει ο μπροστινός άξονας μειωθεί στο μηδέν, αυξάνοντας έτσι τη ροπή που εφαρμόζεται γύρω από τον πίσω άξονα – και επομένως τους πίσω τροχούς. Σημειώστε ότι η κανονική δύναμη στον πίσω τροχό δεν ασκεί καμία ροπή στον πίσω τροχό. μόνο η βαρύτητα και ο κινητήρας της μοτοσυκλέτας κάνουν. Επομένως, το μόνο που έχει να κάνει ο κινητήρας είναι να παρέχει περισσότερη ροπή (μέσω του συστήματος μετάδοσης κίνησης) στον πίσω τροχό από τη βαρυτική ροπή, και ιδού! A Wheelie!
Το «Μέτωπο» θα ανέβει!
Πόση ισχύς απαιτείται για την εκτέλεση ενός τροχού;
Όλα εξαρτώνται. Βλέπετε, η ισχύς που απαιτείται για την εκτέλεση ενός τροχού μπορεί να ληφθεί από τον τύπο:
P =mva
όπου P είναι δύναμη, «m» είναι η μάζα του ποδηλάτου, «v» είναι η ταχύτητα του ποδηλάτου και «a» αντιπροσωπεύει την επιτάχυνση του ποδηλάτου.
Είναι σαφές από αυτή την εξίσωση ότι η ισχύς που απαιτείται για την εκτέλεση ενός τροχού είναι ανάλογη με την ταχύτητα και τη μάζα της μοτοσυκλέτας. Σε ένα πρακτικό σενάριο, αυτό σημαίνει ότι για να σηκώσετε τους μπροστινούς τροχούς με ελάχιστη ισχύ, πρέπει να έχετε μια ελαφριά μοτοσυκλέτα που να κινείται αργά (χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η ισχύς που απαιτείται για να ξεπεραστεί η αντίσταση του αέρα καθώς κινείται η μοτοσικλέτα).
Και ναι, σημαίνει επίσης ότι η καλύτερη στιγμή για να εκτελέσετε ένα τροχό με ένα ποδήλατο είναι όταν μόλις αρχίζει να κινείται. Στην πραγματικότητα, είναι τόσο απίστευτα εύκολο στην εκκίνηση που πολλές φορές, οι άνθρωποι σηκώνουν κατά λάθος τους μπροστινούς τροχούς τους προς τα πάνω χωρίς να προσπαθούν συνειδητά να το κάνουν στην αρχή ενός αγώνα ή μιας διαδρομής.
Άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν έναν τροχό
Εκτός από τη μη ισορροπία των ροπών στον πίσω τροχό, υπάρχουν μερικοί άλλοι παράγοντες που διευκολύνουν ένα καθαρό και ομαλό τροχό. Προτιμάται μια μοτοσυκλέτα με μικρό μπροστινό γρανάζι, μεγάλο πίσω και μικρότερο μεταξόνιο. Επίσης, πρέπει να κάθεστε όσο πιο πίσω γίνεται, έτσι ώστε περισσότερο από το βάρος σας να βαρύνει τους πίσω τροχούς.
Θυμηθείτε, όσο δροσερό κι αν φαίνεται, η εκτέλεση ενός τροχού είναι στην πραγματικότητα πολύ δύσκολη – και αρκετά επικίνδυνη επίσης! Επομένως, είναι καλύτερο να μην το δοκιμάσετε μόνοι σας χωρίς την κατάλληλη εκπαίδευση και εξάσκηση.
