Wie funktioniert ein Wheelie?

Wenn wir das obige Freikörperdiagramm nehmen und die Momente um den Massenmittelpunkt summieren, würden wir feststellen, dass eine erhöhte aufgebrachte Kraft tatsächlich eine Drehung des Festkörpers bewirken würde.

Womöglich. Oder es können zusätzliche Kräfte auftreten. Wenn ich auf die Stoßstange meines Autos drücke, wird eine Rotationskraft ausgeübt. Aber die Normalkraft auf das weiter von mir entfernte Rad nimmt zu, sodass das Gesamtdrehmoment immer noch Null ergibt.

Das Problem bei diesem Verständnis ist, dass während der Drehung der Schwerpunkt des gezeichneten Systems relativ zu der Oberfläche, über die sich das Fahrrad bewegt, eigentlich ansteigen sollte. Wenn sich das Fahrrad wirklich um seinen Massenmittelpunkt drehen würde, würde das Hinterrad beginnen, unter die Straßenoberfläche einzutauchen, wie Sie es in einem fehlerhaften Videospiel sehen könnten.

Eine andere Möglichkeit, dies zu interpretieren, besteht darin, dass Sie das Hinterrad in den Boden drücken, wenn Sie ein kleines Drehmoment anwenden und es sich um den Massenschwerpunkt vorstellen. Dabei nimmt die Normalkraft zu. Diese erhöhte Normalkraft wirkt dem aufgebrachten Drehmoment entgegen. Dies kann jedoch maximal das Gewicht des Fahrrads sein. Wenn Sie also über dieses Maximum hinausgehen, dreht sich das Fahrrad.

Ich hatte ursprünglich versucht, dies von der Hinterachse aus zu analysieren, aber da das Fahrrad beschleunigt, treten im Achsrahmen fiktive Kräfte auf, die es zu bewältigen gilt. Wir können dies größtenteils ignorieren, indem wir stattdessen um den Massenmittelpunkt herum analysieren.

Ich ignoriere die Reibung vorerst und gehe einfach davon aus, dass wir genügend Reibung haben, um einen Radschlupf zu vermeiden. Dann sind die Kräfte, die wir berücksichtigen müssen, das Gewicht, die Normalkräfte und die Reibungskraft von der Straße.

Wenn das Rad schneller beschleunigt, liefert es ein Drehmoment an das Fahrrad. Das Fahrrad reagiert darauf, indem es das Gleichgewicht der Normalkräfte verändert. Am Limit liefert nur das Hinterrad eine Normalkraft, die dem Gewicht des Fahrrads entspricht. Da die Schwerkraft durch den Massenmittelpunkt wirkt, treten als einzige Drehmomente die Normalkraft und die Reibungskraft auf. Wenn das Reibungsdrehmoment das normale Drehmoment übersteigt, kippt das Fahrrad.

Um das Fahrrad zu kippen, muss das Rad mit einer Kraft drücken, die größer ist als das Gewicht des Fahrzeugs mal einem Faktor, der von der Position des Massenschwerpunkts abhängt. \

Und da wir die Vorwärtskraft haben, können wir die Vorwärtsbeschleunigung auflösen und wissen, dass das Fahrrad beschleunigt, wenn es zu kippen beginnt$\frac{x}{y}g$

Und dann begann mit dem Teil, von dem ich denke, Ihre Frage:

...die einzige Kraft, die um die Hinterachse, Punkt O, wirkt, ist die Gewichtskraft. Dies bedeutet, dass eine Erhöhung des aufgebrachten Drehmoments und anschließend der aufgebrachten Kraft Fa die Drehung um die Hinterachse nicht beeinflussen sollte.

In Ihrem ursprünglichen Diagramm haben Sie eine zusätzliche Kraft vernachlässigt, und das ist die fiktive Kraft aufgrund der Beschleunigung des Rahmens. Diese Kraft ist gleich$ma$und wird auf den Massenmittelpunkt in der Richtung entgegengesetzt zur Beschleunigung des Fahrrads aufgebracht. Da die Beschleunigung auf diese Kraft zurückzuführen ist, bedeutet dies, dass sie die Drehung beeinflusst, obwohl dies nicht offensichtlich war, als Sie anfingen, Drehmomente zu summieren.

Betrachten Sie das Drehmoment als eine Kraft, die auf einen Hebel wirkt, der mit einem Drehpunkt verbunden ist. Das Drehmoment vom Kolben zum Drehzentrum der Kurbelwelle ist motorintern und wirkt sich nicht auf das Motorrad aus, es sei denn, der Motor ist über einen Antriebsstrang mit einem anderen Drehpunkt am Motorrad verbunden – der Hinterachse.

Das Motorrad wird NICHT versuchen, sich um seinen Schwerpunkt zu drehen, es sei denn, das Motorrad verlässt die Straße vollständig, ODER wenn das Drehmoment, das durch das Gewicht des Motorrads an der Vorderseite des „Hebels“ der Karosserie auf die Hinterachse ausgeübt wird, die Reibung zwischen dem Hinterrad und überwindet die Straße, auf der normalerweise das Motordrehmoment in Vorwärtsbewegung umgesetzt werden kann. Wenn das passiert, wird das Hinterrad zu einer sich drehenden Schaufel und gräbt sich in die Straße, wodurch das Heck des Motorrads effektiv abgesenkt und das Motorrad um seinen Schwerpunkt gedreht wird.

Wenn andererseits das auf die Hinterachse gehebelte Gewicht des Motorrads weniger Drehmomentleistung liefert als die Antriebskraft des Hinterrads, das auf die Straße trifft, bewegt sich das Motorrad vorwärts – ES SEI DENN, das Drehmoment vom Motor an der Hinterachse ist so viel größer als das durch das Gewicht des Motorrads übertragene Drehmoment, so dass der Ausgang des geringsten Widerstands für die vom Motor erzeugte Arbeit darin besteht, das gesamte Motorrad um die Hinterachse zu drehen. Dann bekommst du einen Wheelie und verschwendete Kraft.