自転車などで右に曲がる時に、車輪を右に傾けます(あるいは傾く力が生ずる)がどうしてでしょう?

普通、直進していて右に曲がろうとする物体は慣性(真直ぐ行こうとする性質で)で左回転の力が生ずるはずですが。(その為鉄道などのカーブはワザと曲がる側が低くしてあります、そうしないと慣性で横滑りするか転倒事故になります。)
理論的に説明をしてください。あるいは(理論的でなくても)面白おかしく説明ください。

回答の条件
  • 1人1回まで
  • 登録:2009/01/27 21:35:27
  • 終了:2009/02/02 22:56:00

ベストアンサー

id:totsuan No.4

totsuan回答回数331ベストアンサー獲得回数582009/01/28 03:20:14

ポイント50pt

>自転車などで右に曲がる時に、車輪を右に傾けます(あるいは傾く力が生ずる)

>普通、直進していて右に曲がろうとする物体は慣性(真直ぐ行こうとする性質で)で左回転の力が生ずるはずですが。

えー、周知の事ですが、自転車もバイクも自動車も生きモノです。

ライトの様に見える部分が目です。本来いつもきょろきょろしていたい彼らなのですが、人間にハンドルとして角をつかまれているので首が動かせず、前しか見えません。仕方がないので、彼は人間に蹴られるままに前へと進みます。乗っている間に人間も自転車も一体となって真っ直ぐに進むための”感性”が研ぎ澄まされます。こうなると彼らはなかなか止まれません(※ここから先は自転車の場合でお話します)。

そんな折、たまたま右へ曲がる必要性を人間が感じるとそこで人間の真っ直ぐ進むための”感性”がなくなり、逆に右へ進むための”感性”が出現します。ここからが人間と自転車の葛藤です。

人間「あ、右に行かなきゃ。おい、自転車よ?右だ、右。」

自転車「え?右ってどっちよ?そもそも真っ直ぐなんだろ?今までずーっとそうだったじゃん。」

人間「いいから、右に行こうよぉ!俺はこっちに行きたいのっ!(と体を右に倒して意思表示)」

つまり、傾く力が自然発生するのではなく、人間自らの意思表示なのです。しかし、中にはそれを右に曲がる意思表示だと気づかない自転車もいますが、これはちょっと危険です。だからといって、ここでその代わりに自転車に右を示そうとして無闇に手を離してはいけません。角から手を離すと、自転車は途端にきょろきょろして「え?どっち?どっちよ?」とふらふらしてしまいます。ついでにいうと、彼の”頭上”で指差してもその内容は彼には見えづらいので、きちんと”目の前”で指差しなどで教えてあげれば、それを理解できた自転車はすっと右に曲がってくれます。もしそうでない場合は、残念ながら右左の区別が付かない相当な”おバカさん”なので乗る前にきちんと教育しておくか、首を無理やり捻って教えなくてはなりません。

人間「いいか、右ってのはこっちだぁぁー!!!(と言ってハンドルである角を握ったまま捻る)」

(グキッ!)

自転車「いっ!痛い痛いいたーいっ!」

ここまでされるといかにおバカさんな自転車も右方向に曲がらざるを得ません。ちなみにこの時、自転車の前足(=前輪)も後足(=後輪)もペダルも進行方向向かって右から見るとなぜか全て左回転となっていますよ、あら不思議。

ちなみに私の自転車はとっても賢いので、いちいち角をつかまなくてもちょっと声をかけるだけで左右にさっと曲がってくれます。すごいでしょ?

自動車の場合は目がずいぶんと前についているので、ハンドルを使わずに曲がる方向を示すときは予め早目にボンネット部分に移動してから曲がる方向を教えてあげてください。ただ、自転車やバイクに比べるとだいぶ知能が劣りますので、最初はなかなか覚えてくれないと思いますけど、根気と体力があれば大丈夫でしょう。

飛行機は気まぐれなのでその時の気分で翼を下げる側を勝手に決めていますし、船はへそ曲がりなので必ず逆方向に嫌々しながら曲がってるんです。乗り手はどんな乗り物とも息を合わせることが必要なんですよねぇ。

お粗末さまでした。

id:YAMADAMAY

ありがとうございます。(今の所は)かなりの気に入りの回答です。

2009/01/28 09:08:06

その他の回答(3件)

id:seble No.1

seble回答回数4675ベストアンサー獲得回数6162009/01/27 21:47:20

ポイント15pt

右に曲がろうとすれば左に遠心力がかかって左へ行ってしまいます。(つまりは直進性がある)

それに対抗するために右へ傾け、重心をずらす事によりバランスが取れます。

id:YAMADAMAY

ありがとうございます。

2009/01/27 22:00:01
id:SALINGER No.2

SALINGER回答回数3454ベストアンサー獲得回数9692009/01/27 21:58:13

ポイント10pt

キャンバースラストの効果を得るためです。

簡単に言うと半径の違いを利用して曲がるわけです。

わかりやすい説明はこちら。

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1314213...

この中に出てくる図を見るとわかりやすいです。

http://img04.pics.livedoor.com/004/5/3/53a606bf50c6331abfda-L.pn...


なんか、以前似たような質問に答えたことがあるような気がしたら。

http://q.hatena.ne.jp/1218425427

id:YAMADAMAY

ありがとうございます

2009/01/27 22:01:56
id:idetky No.3

idetky回答回数426ベストアンサー獲得回数202009/01/27 22:09:48

ポイント25pt

右に傾けなくても大丈夫です。

道路が格子状になっているなら、

右に曲がりたい交差点を直進し、次の交差点を左折。

そしてすぐ次の交差点を左折。

また次の交差点を左折。

そのまままっすぐ行くと、最初の交差点に出ますのでそのまま直進してください。

> あるいは(理論的でなくても)面白おかしく説明ください。 この質問に言及する

あっ、こういうことじゃないって!!??

id:YAMADAMAY

ありがとうございます、{交差点で止まる=>方向を変える}あるいは{左折を繰り返す}ということでしょうか?面白いです。

2009/01/27 22:27:38
id:totsuan No.4

totsuan回答回数331ベストアンサー獲得回数582009/01/28 03:20:14ここでベストアンサー

ポイント50pt

>自転車などで右に曲がる時に、車輪を右に傾けます(あるいは傾く力が生ずる)

>普通、直進していて右に曲がろうとする物体は慣性(真直ぐ行こうとする性質で)で左回転の力が生ずるはずですが。

えー、周知の事ですが、自転車もバイクも自動車も生きモノです。

ライトの様に見える部分が目です。本来いつもきょろきょろしていたい彼らなのですが、人間にハンドルとして角をつかまれているので首が動かせず、前しか見えません。仕方がないので、彼は人間に蹴られるままに前へと進みます。乗っている間に人間も自転車も一体となって真っ直ぐに進むための”感性”が研ぎ澄まされます。こうなると彼らはなかなか止まれません(※ここから先は自転車の場合でお話します)。

そんな折、たまたま右へ曲がる必要性を人間が感じるとそこで人間の真っ直ぐ進むための”感性”がなくなり、逆に右へ進むための”感性”が出現します。ここからが人間と自転車の葛藤です。

人間「あ、右に行かなきゃ。おい、自転車よ?右だ、右。」

自転車「え?右ってどっちよ?そもそも真っ直ぐなんだろ?今までずーっとそうだったじゃん。」

人間「いいから、右に行こうよぉ!俺はこっちに行きたいのっ!(と体を右に倒して意思表示)」

つまり、傾く力が自然発生するのではなく、人間自らの意思表示なのです。しかし、中にはそれを右に曲がる意思表示だと気づかない自転車もいますが、これはちょっと危険です。だからといって、ここでその代わりに自転車に右を示そうとして無闇に手を離してはいけません。角から手を離すと、自転車は途端にきょろきょろして「え?どっち?どっちよ?」とふらふらしてしまいます。ついでにいうと、彼の”頭上”で指差してもその内容は彼には見えづらいので、きちんと”目の前”で指差しなどで教えてあげれば、それを理解できた自転車はすっと右に曲がってくれます。もしそうでない場合は、残念ながら右左の区別が付かない相当な”おバカさん”なので乗る前にきちんと教育しておくか、首を無理やり捻って教えなくてはなりません。

人間「いいか、右ってのはこっちだぁぁー!!!(と言ってハンドルである角を握ったまま捻る)」

(グキッ!)

自転車「いっ!痛い痛いいたーいっ!」

ここまでされるといかにおバカさんな自転車も右方向に曲がらざるを得ません。ちなみにこの時、自転車の前足(=前輪)も後足(=後輪)もペダルも進行方向向かって右から見るとなぜか全て左回転となっていますよ、あら不思議。

ちなみに私の自転車はとっても賢いので、いちいち角をつかまなくてもちょっと声をかけるだけで左右にさっと曲がってくれます。すごいでしょ?

自動車の場合は目がずいぶんと前についているので、ハンドルを使わずに曲がる方向を示すときは予め早目にボンネット部分に移動してから曲がる方向を教えてあげてください。ただ、自転車やバイクに比べるとだいぶ知能が劣りますので、最初はなかなか覚えてくれないと思いますけど、根気と体力があれば大丈夫でしょう。

飛行機は気まぐれなのでその時の気分で翼を下げる側を勝手に決めていますし、船はへそ曲がりなので必ず逆方向に嫌々しながら曲がってるんです。乗り手はどんな乗り物とも息を合わせることが必要なんですよねぇ。

お粗末さまでした。

id:YAMADAMAY

ありがとうございます。(今の所は)かなりの気に入りの回答です。

2009/01/28 09:08:06
  • id:seble
    ああ、面白くね、、、
    そりゃ、傾けた方がかっこええからじゃよ。
    電車だって自動車だってバイクだって飛行機だって、
    みんな、みんな、かたむい~ているんだよ。
  • id:YAMADAMAY
    やまだまや(真優) 2009/01/27 22:20:47
    飛行機は右翼を下げて左旋回する事はできます(勿論、右旋回も可能)、船は右旋回するときは左側に傾きます。しかし自転車、バイクは反対側へ傾けて旋回すると{こけます}そこの所をよろしく。「傾けた方がかっこええからじゃよ。」という問題ではありません。冗句はもっと面白い様にお願いします。面白いジョーク(冗句)のときは、コメントでも、ポイントを送ります。
  • id:totsuan
    回答を見てもらうと分かると思いますが、物理学的要素は”殆ど”無い回答です。
    というか、かなりいい加減な内容です。
    既に他の方々が真面目に回答していらっしゃったので、(※ある程度真面目に回答することはできたのですが)自分くらい”ちょっと”ふざけててもいいかなぁ?なんて調子に乗って色々書いてしまいました。もし純粋に真面目な内容で遠心力/重心/摩擦力との関係性について解説した回答をご希望であればオープンなさらないことをお勧めします、ハイ。
  • id:YAMADAMAY
    やまだまや(真優) 2009/01/28 09:22:21
    SALINGERさん詳しい解説のURLを付けて頂いて恐縮です。「キャンバースラストの効果を得るためです。

    簡単に言うと半径の違いを利用して曲がるわけです。」は道路を自転車が走っている時の効果としてりかいできました。これを無重力(真空ではありません)空中でやった場合も同じ現象なのですが、その効果の正確な説明を(回答欄は制限してますので、)コメントで頂ければ、ポイントをおくります。

  • id:SALINGER
    キャンバースラストは車輪に対して起こる現象なので、飛行機や船では起きません。
    飛行機の場合、旋回するときに機体を傾ける必要性はないのですが、
    最近ゲームで操縦したことを思い出すと、急旋回するときは機体を傾けた方が
    水平ラダーを旋回の為に使えるので曲がりやすいということ。
    これは外側に機体を傾けてもまったく同じ効果が得られます。
    船の場合は、確かに外側に傾きながら旋回していきます。
    ただ、旋回しようとして舵を切ると一瞬内側に傾くそうです。
    その後遠心力で外側に傾き、もともと重心が低い船は倒れない角度を保って旋回します。
  • id:idetky
    > totsuanさん

    失礼ながら、totsuanさんの回答では不十分ですね。
    自転車を前輪後輪を含めた一つの生命として考えていらっしゃるようですが、
    世の中には前後で分かれた自転車も存在します。

    小学館の世界の不思議シリーズか何かに写真入で紹介されていたので、事実です。

    その点についても踏まえたほうが良いのではないでしょうか。

  • id:totsuan
    言われてみれば、私も遠い昔に見たような記憶があります。ちょっと探してみますね。
    おそらくあれは一種のk、、、あれ?誰か来た。お客さんかな?・・・
  • id:YAMADAMAY
    やまだまや(真優) 2009/01/28 21:51:56
    idetkyさん、totsuanさんの回答は正確でなくてもいいのです(ジョークですから)
    totsuanさんの回答はかなり(工学的)真実をついていますよ。世の中「前を向かずに」歩いているが多いですから、進む方向にライトが強制的に向くというのは大事です。物の開発はいろいろな機能・デザインが考えられますが、本質を忘れてはいけません。
    生命には4本足もあればもっと多い足の動物もいますし、集合体で一つの生物のように見えるものもあります。
    非生物を擬似生物と捉えても何の不都合はありません。idetkyさん、もう少し深いご勉強を!!
  • id:idetky
    (・∀・)ニヤニヤ

    YAMADAMAYサン!マジレス!イクナイ!w
    せっかくtotsuanさんも乗ってくださったのに~^^

  • id:YAMADAMAY
    やまだまや(真優) 2009/01/29 16:20:31
    SALINGERさん、コメントを頂いて有難うございます。
    飛行機、船の例はsebleさんのコメント(電車だって自動車だってバイクだって飛行機だって、みんな、みんな、かたむい~ているんだよ。)に返信したまでです、原理はわかっています。気にしないで下さい。
    (キャンバースラストは車輪に対して起こる現象なので)と書かれているように、車輪が地面に対する軌跡の長さが変わると言う事なので、数学的な解法で、力学的な解説にはなっていないとおもいます。
    私の質問内容が判り難いかもしれませんが、
    {右から見て}{右回転している}回転体(=前進している自転車と同じ)を回転面を{右に回す}(=進行方向を右に曲げる)と2つの軸に垂直な方向の軸を{右回転}(右に倒れる)力が働く・・・のはなぜか、その原因?ということです。これは自転車が地面に接して無くても起こる現象です。(電流・磁界・力の)関係でも同様の現象が見られます。数学的には四元数の3虚数(i,j,k)の演算で2つが決まれば3つめの方向は決まります。(ij=k,jk=i,ki=j,ji=-k,kj=-i,ik=-j,ii=jj=kk=-1)
    また、力の大きさも回転体の質量と、形状による回転モーメントできまります。計算は単純ですし、答えもすぐ求められるのですが、おおもとの原因理論が分かりません。(磁界の方向、電子のスピンなども関連があるかも知れないと推測しています)
    どなたか教えてください。コメントでも参考になればポイントを送付します。
    また、これをネタとした面白いジョークも下さい。(真偽は問いません)
  • id:totsuan
    ぐはっ!!!さっき書いてたのに登録段階で消えてしまった・・・
    思い出しつつ、ちょっと真面目に書いてみます。既にご存知であればすみません。
    自転車に乗って直進することで人間と自転車に直進方向(=0°と設定)への慣性が働くのは周知ですが、例えばハンドルを捻ると、前輪の回転方向(=例えば5°)と後輪の回転方向(=ハンドルを切った直後は0°)がずれます。静止状態において自転車のみをハンドルを右に捻った状態で前後に動かすと、楽に右方向に曲がります。つまり、ハンドルを捻った状態では右に曲がることが”自然”と言えます。前輪/後輪の回転方向のズレや前輪と地面との摩擦などが後輪にとってのブレーキとなり、自転車と人間の重心(※あるいは構造上回転しやすい前輪と後輪をつなぐヘッドチューブ)を中心に回転モーメントが発生します。
    しかし、人間と自転車にとってはまだ直進方向(=0°)の運動量が圧倒的に強いので、このままでは重心位置より高い人間が慣性の影響をより強く受けて直進方向に引っ張られ続けることになります(=左側に転倒する、あるいは回転しながら左側のガードレールにぶつかる)。これを避けるためにはハンドルを切る直前に身体を右に傾けて重心と身体の位置を安全な方向にずらす(=バンク)か、動力源である後輪部分を滑らせることで相対的に位置関係を同様にずらす(=ドリフト)必要があります。また、バンクそのものにより、後輪の回転軸と地面の平行関係がずれることで、本来方向転換ができない後輪に左右方向の力関係のズレが発生して動きやすくなる(=ドリフトしやすくなる)と言う利点が生まれるものと予想します。
    ・ハンドルを捻る反動作としての下半身の動き
    自転車やバイクでジャンプした際には地面との抵抗がなくなるので、これによって比較的容易に全体を直接移動方向に傾けることができます。後は着地後の摩擦力と慣性が完全に打ち消しあうまでドリフトし続ける事になりますので、それに合わせてバンクが必要になります。

    船の場合は重心が移動面の下にあります。風が動力の場合はそれ自体が方向の変わる動力なのでそれに合わせて帆の方向を調節する要素が絡んで多少ややこしくなりますが、スクリューの場合にしても結局は曲がる際に水流を舵に当ててその反動で曲がることになります。右に曲がる場合は移動面以下の水が船の左側から支える形になる一方、船の重心から遠い水上部分ほど慣性によって左側にあおられる形になります。
    飛行機の場合は旋回時に空気抵抗が飛行機全体にかかりますし、移動方向と慣性とのズレによって機体が回転してもぶつかる地面や水面がないので、キリモミ状態でも一応旋回はできるように思われます(※比較的低速で走行する陸上車両の場合は空気抵抗が無視できる)。ただし、一定速度で旋回を行う場合には機体の傾け方によっては物体重心の上面/下面において空気抵抗が変化することで移動面に対して上方/下方に移動する可能性があると思われます。
    理想的な宇宙空間においてはこれらの現象は一切発生することなく、直進中に舵を切ってもそのままの姿勢で直進し続けることが予想されます。重心に対する力点の角度(=宇宙船であれば噴射口の方向)を直接変えない限りは方向転換できないでしょう。

    とまぁ、高校物理の範囲内で想定できるだけ書いてみましたが、いかがでしょうか?
    そもそも説明内容が矛盾していないかどうかが当方には判断不能ですので、後はお任せします。
    (投げっぱなし!とりゃー!!!)
    お粗末さまでした。

  • id:totsuan
    うーん、読み直してみるとsableさんが書いたことと余り大差ないような。
    遠心力に対する向心力の発生についての考察なんでしょうかねぇ?
    だとすればいずれも自然発生的なものではなく、運動物体が自主的に行うカウンターでしかないように思います。原子レベルの話になるとちょっと良くわかりませんが、磁界の影響(※例えばその原子周囲では磁界が一定方向ではなくて渦を描くように発生しているとかある点を中心に放射状に流れているので座標ごとに方向が変化するとか)は考えられるのではないかと思います。
  • id:YAMADAMAY
    やまだまや(真優) 2009/01/30 12:03:21
    多くの方から真面目なコメントを頂き有難うございます。ゆっくり読ませていただくとして、私のコメントに誤用語がありましたので、取りあえず訂正します。「回転モーメント」は正しくは「慣性モーメント」あるいは「慣性能率」です。多くの方のコメントに対しては内容を参考にさせていただき、回答ポイントとは別にポイントをお送りさせていただきます。
  • id:YAMADAMAY
    やまだまや(真優) 2009/01/30 21:25:42
    ジャイロ効果と言うことは、分かります。回転体でどうしてその「方向」の力が生ずるかが分からないだけです。{電磁気力}と現象は似ていますが、おそらく原因ではないと思います。{重力}だと推測しますが。
    誰か、「これだ!」と言う決定的な事を一言で言える方は居られないでしょうか。
  • id:YAMADAMAY
    やまだまや(真優) 2009/02/02 23:39:12
    totsuanさんコメント中に考え違いをなさっているところがありますので訂正します。
    「理想的な宇宙空間においてはこれらの現象は一切発生することなく、直進中に舵を切ってもそのままの姿勢で直進し続けることが予想されます。重心に対する力点の角度(=宇宙船であれば噴射口の方向)を直接変えない限りは方向転換できないでしょう。」と有りますが噴射口の方向を直接変えなくても方向転換はできます。もし、宇宙船内にジャイロスコープがあれば、進行方向の右へ向きたいのならば、機首を上向き回転の力を与えれば右向きます。下回転力なら左、右回転力ならば下、左回転ならば上にむきます。実際の操縦は操縦桿が変換してくれますので向きたい方向に操縦することになります。

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