Proč je tak těžké udržet rovnováhu na stojícím kole, ale na rozjetém to jede doslova samo? Jak je možné, že jedoucí kolo dokáže udržet rovnováhu i bez pomoci člověka? Jak to dopadne, když změníte otáčení řidítek, můžete zjistit ve videu Kolo naopak od Smarter Every Day a pokud se chcete dozvědět něco víc o gyroskopickém jevu, doporučuju podívat se na Otáčení od Vsauce.
Omlouvám se, že jsem tentokrát z časových důvodů nestihl přeložit další video od Vsauce. Vzhledem k diskuzi pod minulým dílem jsem se rozhodl alespoň přeložit toto video, a částečně tak vyjasnit problematiku stability kola.
Kola jsou dodnes jedním z nejužitečnějších
dopravních prostředků poháněných lidmi. Je zajímavé, co všechno
na kole lidé dokážou, ale zajímavéjší je,
že se kolo umí řídit samo. Pokud ho pustíte dostatečně rychle,
dokáže jet rovně i bez vaší pomoci. Často se mylně uvádí, že je to díky
principu zachování momentu hybnosti. Tedy když se kola otáčí a kolo se nahne,
vyváží ho nějaká zázračná síla, která kolo narovná. Je však snadné si ověřit,
že to není pravda.
Zkuste znehybnit řidítka
a ani jedoucí kolo neudrží rovnováhu. Druhý nejčastější omyl je,
že kolo drží rovnováhu svou hybností. Když ale strčíte do jedoucího kola, jen změní svůj směr
a pokračuje dál v cestě. Změní se tedy jeho hybnost,
ale rovnováha stále zůstává. Teď vám shrnu, co zatím
o rovnováze kola víme. Když se jedoucí kolo nakloní, automaticky
se na stejnou stranu natočí i řidítka. Díky tomu se kola vrátí přímo
pod těžiště a kolo udrží rovnováhu.
Za tento jev jsou
zodpovědné 3 mechanismy. 1. Jelikož je osa otáčení
řidítek nakloněná dozadu, přední kolo se dotýká
země až za touto osou. Když se pak kolo nakloní vlevo, síla ze země působící na kolo
otočí řidítky také doleva. To kolu pomáhá
natočit kola zpět pod těžiště. 2. Rozložení hmotnosti předního kola
a řidítek je větší před osou zatáčení. Když se tedy kolo nakloní doleva,
tíhová síla pomáhá otočit řidítky doleva.
Stejně jako se virgule natáčí
stejným směrem, kterým nakloníte ruce. 3. Pomáhá tu i gyroskopický
jev otáčejících se kol. Neudržuje rovnováhu přímo,
ale pomáhá kolu zatáčet. Jak Destin a Carl předvedli
ve svém videu o vrtulnících, když nakláníte rotující těleso, nakloní se
pod pravým úhlem od směru působící síly. Vypadá to zvláštně, ale je to tím,
že se náklon opožďuje za působící silou. Teď si to samé
představte ve svislé poloze. Vidíte, že gyroskopická precese po náklonu
kola vlevo otočí vlevo i přední kolo, což také pomáhá vrátit kola pod těžiště.
Kolo je stabilní díky kombinaci doteku
předního kola s podložkou za osou zatáčení, umístění těžiště předního kola
a řidítek před osou zatáčení a gyroskopické precesi předního kola. Všechny tyto mechanismy pomáhají
při náklonu natočit kolo pod těžiště, pokud jede vpřed
dostatečnou rychlostí. Když jede pomalu, nezatočí
dost rychle, aby vyrovnalo rovnováhu. Když ho pustíte pozadu, obrátí se
jen gyroskopický jev, ostatní parametry ne.
Tím pádem se po náklonu
kolo zatáčí ještě dál od těžiště. Žádný z těchto mechanismů ale není
sám o sobě klíčový pro rovnováhu kola. Tohle kolo nemá
žádný gyroskopický jev a jeho přední kolo se dotýká
země před osou zatáčení, ale stále dokáže
udržet rovnováhu. Tohle kolo má zase zatáčení vzadu a tady je návrh na stabilní kolo,
jehož osa zatáčení je nakloněná dopředu. Ale jak vidíte, moje kolo ztrácí stabilitu,
když za řidítka umístím závaží.
Je tu spousta proměnných, jejichž překvapivé kombinace můžou vést
ke stabilním i nestabilním kolům. Když na nestabilní kolo sedne člověk,
který pomáhá zatáčet, může rovnováhu udržet. Ale ani u neosedlaného kola
si vědci nejsou přesně jistí, jaké kombinace proměnných
umožňují kolu udržet rovnováhu. Víme jen, že některé
kombinace fungují a jiné ne. Překlad: Zarwan
www.videacesky.cz
ZarwanPublikováno: 9 let
