Wenn ich auf meinem Fahrrad stehe und die Pedale nach hinten drehe, stürze ich dann nicht wegen des Drehimpulses?

Question

Wenn ich auf meinem Fahrrad stehe und die Pedale nach hinten drehe, stürze ich dann nicht wegen des Drehimpulses?

Uri

Wenn ich auf meinem Fahrrad sitze und sie stehen und ich die Pedale nach hinten drehe, wird es für mich dann schwieriger sein, seitwärts zu fallen, wegen des Drehimpulses, den ich mit meinen Beinen und Pedalen erzeuge?

Ich bemerke nie einen Unterschied in der Stabilität und frage mich warum.

Kunal Pawar

So funktioniert es nie. Als ich ein Kind war, habe ich versucht, viele dumme Sachen zu machen. Ich dachte, wenn ich zurücktrete, würde ich rückwärts fahren. Aber immer wenn ich das tat, wurde die Kette schlaff. Ihre Stabilität ist also praktisch dieselbe, als wenn Sie nicht rückwärts treten würden. Ich denke, wenn Sie rückwärts treten, während Sie das Fahrrad im Stillstand halten, würden Sie schneller fallen, da die Bewegung, die Sie mit Ihren Beinen ausführen, ein Drehmoment auf den Fahrradrahmen ausübt. Vielleicht ist der Unterschied in Ihrer Stabilität so gering, dass es für Sie schwierig ist, ihn wahrzunehmen. Vielleicht ist es irgendwo in der Nähe

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Antworten (3)

Wenn ich auf meinem Fahrrad stehe und die Pedale nach hinten drehe, stürze ich dann nicht wegen des Drehimpulses?

So funktioniert es nie. Als ich ein Kind war, habe ich versucht, viele dumme Sachen zu machen. Ich dachte, wenn ich zurücktrete, würde ich rückwärts fahren. Aber immer wenn ich das tat, wurde die Kette schlaff. Ihre Stabilität ist also praktisch dieselbe, als wenn Sie nicht rückwärts treten würden. Ich denke, wenn Sie rückwärts treten, während Sie das Fahrrad im Stillstand halten, würden Sie schneller fallen, da die Bewegung, die Sie mit Ihren Beinen ausführen, ein Drehmoment auf den Fahrradrahmen ausübt. Vielleicht ist der Unterschied in Ihrer Stabilität so gering, dass es für Sie schwierig ist, ihn wahrzunehmen. Vielleicht ist es irgendwo in der Nähe $~0.1$ Sekunden

Harmohit Singh · Answer 1

Wenn Sie vom Fahrrad fallen, werden Sie entweder nach links oder nach rechts gedreht. Das heißt, Ihre Winkelverschiebung liegt in der Ebene senkrecht zur Ebene des Fahrrads. Die Richtung des Drehmomentvektors ist immer senkrecht zur Ebene der Winkelverschiebung. Daher ist die Richtung des Drehmoments, das einen Sturz verursacht, entweder in die Richtung, in die das Fahrrad zeigt, oder die Richtung antiparallel dazu, je nachdem, ob man nach links oder rechts stürzt. Wenn Sie das Pedal rückwärts drehen, liegt die Winkelverschiebung Ihrer Füße in der Ebene des Fahrrads. Das aufgebrachte Drehmoment steht also senkrecht zur Ebene des Fahrrads. Daher sind das Drehmoment, das Sie zum Sturz bringt, und das Drehmoment, das Sie anwenden, senkrecht zueinander. Da die senkrechte Komponente eines Vektors immer 0 ist,

John Alexiou · Answer 2

Nein tut es nicht . Ich betrachtete die Dynamik einer sich drehenden Scheibe mit einem Radius $R$ und Masse $m$ , mit Neigungswinkel $\psi$ und Drehzahl $\Omega$ .

Die Bewegungsgleichung des Neigungswinkels hängt nicht von der Spinrate der Platte (oder ihrer Beschleunigung) ab.

\ddot{ψ} = \frac{4 G Sünde ψ}{5 R}

$\ddot{\psi} = \frac{4 g \sin \psi}{5 R}$

Wie ?

Ich setze als x -Achse entlang des Fahrrads und y -Achse "nach oben". Die Kinematik des Zentrums der Scheibe ist

\begin{aligned} R_{C} & = {(\begin{matrix} 0 & R \cos ψ & R Sünde ψ \end{matrix})}^{⊤} \\ v_{C} & = {(\begin{matrix} 0 & - R \dot{ψ} Sünde ψ & R \dot{ψ} \cos ψ \end{matrix})}^{⊤} \\ A_{C} & = {(\begin{matrix} 0 & - R {\dot{ψ}}^{2} \cos ψ - R \ddot{ψ} Sünde ψ & - R {\dot{ψ}}^{2} Sünde ψ + R \ddot{ψ} \cos ψ \end{matrix})}^{⊤} \end{aligned}

$\begin{align} {\bf r}_C& = \pmatrix{0 & R \cos\psi & R \sin \psi}^\top \\ {\bf v}_C & = \pmatrix{0 & -R \dot{\psi} \sin\psi & R \dot{\psi} \cos \psi}^\top \\ {\bf a}_C & = \pmatrix{0 & -R \dot{\psi}^2 \cos\psi-R \ddot{\psi} \sin\psi & -R \dot{\psi}^2 \sin \psi+R \ddot{\psi} \cos \psi}^\top \\ \end{align}$

Dies hilft uns, die Reaktionskräfte zu finden ${\bf N}$ vom Boden nach den Newtonschen Gesetzen

N + M G = M A_{C}} \begin{aligned} N_{X} & = 0 \\ N_{j} & = M G - M R ({\dot{ψ}}^{2} \cos ψ + \ddot{ψ} Sünde ψ) \\ N_{z} & = M R (- {\dot{ψ}}^{2} Sünde ψ + \ddot{ψ} \cos ψ) \end{aligned}

$\left. \vphantom{\pmatrix{M\\M\\M}} {\bf N} + m {\bf g} = m {\bf a}_C \right\} \begin{align} N_x & = 0 \\ N_y & = m g -m R ( \dot{\psi}^2 \cos\psi + \ddot{\psi} \sin \psi ) \\ N_z & = m R (-\dot{\psi}^2 \sin \psi + \ddot{\psi} \cos\psi) \end{align}$

Nun erkennen wir, dass das Massenträgheitsmoment der Scheibe entlang der Kippachse ( x -Achse) liegt $I_x = \frac{m}{4} R^2$ . Gleichzeitig ist die Winkelbewegung der Scheibe

\begin{aligned} ω & = {(\begin{matrix} \dot{ψ} & - Ω Sünde ψ & Ω \cos ψ \end{matrix})}^{⊤} \\ a & = {(\begin{matrix} \ddot{ψ} & - Ω \dot{ψ} \cos ψ & Ω \dot{ψ} Sünde ψ \end{matrix})}^{⊤} \end{aligned}

$\begin{align} {\boldsymbol \omega} &= \pmatrix{ \dot{\psi} & -\Omega \sin \psi & \Omega \cos \psi}^\top \\ {\boldsymbol \alpha} &= \pmatrix{ \ddot{\psi} & -\Omega \dot{\psi} \cos \psi & \Omega \dot{\psi} \sin \psi}^\top \end{align}$

Jetzt können wir die Kippachsenbewegung finden $\ddot{\psi}$ sowie die Momentenreaktion vom Boden ${\bf M}$ unter Verwendung von Eulers Rotationsgleichungen entlang der x -Achse. Da das Massenträgheitsmoment entlang der x -Achse nicht vom Neigungswinkel abhängt, treten entlang dieser Achse keine Kreiseleffekte auf (The ${\boldsymbol \omega} \times {\rm I}{\boldsymbol \omega}$ Term hat Null für seine erste Komponente)

N_{j} (R Sünde ψ) + N_{z} (- R \cos ψ) = (\frac{M}{4} R^{2}) \ddot{ψ}

$N_y (R \sin \psi) + N_z (-R \cos \psi) = \left( \frac{m}{4} R^2 \right) \ddot{\psi}$

Jetzt können Sie das obige für lösen $\ddot{\psi}$ .

MrBrushy · Answer 3

Ich stimme den anderen Antworten zu der Schlussfolgerung zu, es gibt keine Stabilität im Stillstand, beim Zurücktreten oder nicht . Aber ich denke, ich kann besser erklären, warum.

Zuerst müssen Sie verstehen, warum ein rollendes Fahrrad stabil ist. Sie haben vielleicht schon davon gehört, dass der Kreiseleffekt für die Stabilität verantwortlich ist. Das ist nur ein Teil der Antwort.

Wenn ein Fahrrad vorwärts rollt, drehen sich beide Räder und bereiten einen Kreiseleffekt vor. Auch die Pedale und die Kette drehen sich (wenn auch langsamer) und tragen dazu bei. Aber wie beitragen?

Wenn Sie sich seitlich auf Ihr Fahrrad lehnen

Nennen wir die Längsachse 'x', die Querachse nach rechts 'y' und die vertikale Achse 'z'.

Wenn Sie sich seitwärts lehnen (Ihren Körper entlang '+y' verschieben), zieht Sie die Schwerkraft entlang '-z' nach unten, und die Bodenreaktion (entlang '+z') überträgt ein Drehmoment auf Ihr Fahrrad (um '-x'). , wodurch es sich weiter neigt. Wenn das so weitergeht, wirst du abfallen.

Geben Sie den Kreiseleffekt ein. Wenn die schnell rotierenden Räder (Drehung um '-y') ein außeraxiales Drehmoment ('-x') erhalten, reagiert es, indem es seine Drehachse um die dritte Achse ('+z') kippt. Aber das allein hilft nicht , weil das Fahrrad um '-x' kippt!

Auswirkung des Kreiseleffekts von Hinterrad und Kette

Diese beiden Elemente bewirken, dass sich der Fahrradrahmen nach rechts drehen möchte („+z“). Da beide Reifen weit voneinander entfernt sind und gut am Boden haften, steht das Fahrrad fest, und das führt nicht dazu, dass sich das Fahrrad tatsächlich dreht (die Reifen negieren dieses Drehmoment, indem sie es vollständig auf den Boden übertragen).

Dies passiert, wenn Sie auf einem stationären Fahrrad sitzen und zurücktreten (obwohl der Kreiseleffekt vom Zurücktreten umgekehrt wird , bleibt die allgemeine Sinnlosigkeit erhalten).

Auswirkung des Kreiseleffekts des Vorderrads

Das Vorderrad versucht auch, sich nach rechts zu drehen ('+z'). Da jedoch das Vorderrad um die Vertikale des Lenkrohrs angelenkt ist, wird ein solches Drehmoment nicht auf den Rest des Rahmens übertragen. Stattdessen wird das gesamte Vorderrad nach rechts gelenkt . Der Vorderreifen wird ihm etwas widerstehen, aber er hat keinen Hebel um das „z“, und die Tatsache, dass er mitrollt, hilft ihm, sich angemessen zu verformen. Jetzt ändert diese Lenkung Sachen.

Das Fahrrad neigt sich jetzt natürlich in eine Kurve, steuert hinein, daher macht es die Kurve . Kommt ein Punkt, an dem die Wendegeschwindigkeit ausreicht, um die „Zentrifugal“-Kraft hervorzurufen und das Fahrrad aufzurichten. Von dort kommt die stabilisierende Wirkung.

Jetzt sieht man deutlich, warum im Stand, bei stillstehendem Vorderrad, keine Drehgeschwindigkeit erreicht wird, keine „Fliehkraft“ entsteht und keine Stabilität vorhanden ist. Das Hinzufügen eines Kreiseleffekts auf die Kette durch Zurücktreten hat keine Auswirkung auf diesen Prozess.

Wenn ich auf meinem Fahrrad stehe und die Pedale nach hinten drehe, stürze ich dann nicht wegen des Drehimpulses?

Uri

Kunal Pawar

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Harmohit Singh

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MrBrushy

Wenn Sie sich seitlich auf Ihr Fahrrad lehnen

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