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車輪の極端に小さい折りたたみ自転車が倒れてしまわない理由を教えてください。

力学の知識は高校までですが、回転する物体にジャイロ効果が発生することは知っています。自転車が倒れずに走れる理由は車輪のジャイロ効果があるためですね。しかし折りたたみ自転車で極端に車輪の半径の小さなものがあります。それこそ直径10cmくらいのとか。

あれだけ小さいと発生するジャイロ効果も小さそうですし、テコの原理でも倒れようとするモーメントに全然勝てそうに見えません(倒れるときの支点は地面だから、車輪の中心は支点から5cmしか離れていないところですよね)。ただ、半径が小さい分回転数は高いわけだし、その分むしろジャイロ効果は強まってるのかな…

車輪の半径、回転数、重量からジャイロ効果の強さはどう決まるのか(そもそも単位はどんなのなのか)、その上で、直径10cmでもそこそこのスピードで十分なジャイロ効果は得られるのだ、ということを教えてください。

●質問者: Sampo
●カテゴリ:趣味・スポーツ 科学・統計資料
✍キーワード:スピード 全然 力学 単位 原理
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 5/5件

▽最新の回答へ

1 ● SALINGER
●25ポイント

ジャイロ効果は、回転する物体が回転軸の向きを一定に保つ性質。

これは止まっている自転車よりも走ってる自転車の方が倒すために力がひつようであるということで、

倒れ掛かった自転車が垂直に戻ろうとする力が働くわけではないです。

これはバイクなどがカーブで斜めになったまま転倒せずに曲がれるのはジャイロ効果によるところが大きいです。

ジャイロ効果はタイヤの回転力と重量によって効果が変わります。

小さな車輪ではこの車体を傾けたコーナリングは難しいです。

では、速度の遅い自転車や車輪の小さな自転車が走行中に倒れずにバランスを取り続けるのはなぜか、それにはキャンバースラストが大きく影響します。

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

キャンバースラストによって車輪が傾くと旋回運動に変わります。

乗っている人は無意識に自転車が倒れこむ方向にハンドルを切るので旋回運動を打ち消し倒れないのです。

ジャイロ効果の少ない小さいタイヤの方がより細かいハンドル操作が必要であると言えると思います。

競輪やスポーツタイプの自転車の場合はハンドル操作よりも体重移動によるところが大きいですけどね。


2 ● Dehydrated
●25ポイント

自転車が倒れずに走れる理由は車輪のジャイロ効果があるためですね

という前提が違っているかもしれません。

http://www.geocities.jp/jitensha_tanken/fork_trail.html

では以下のように書いてあります。

引用はじめ〜

ジャイロ効果は次のように自転車にとって望ましい面もあるが、車輪の回転数が小さいため、トレイルの効果などに比べると、相対的に無視してよいほどの小さい効果しかない。

* 直立安定走行

前輪、後輪共にジャイロ効果によって、直立状態を維持しようとする(倒れない)。

* 曲がりの手助け

曲がろうとして自転車を傾けると、前輪も傾くので前輪のジャイロ効果により、前輪(従ってハンドル)は操縦管を軸にして曲がる方向に回ろうとする。

〜引用終わり

自転車が倒れない事について考察している所がありました

http://www.geocities.jp/at_mocha/jitensya/jitensya.htm

希望する答になってませんね、申し訳ないです。


3 ● kappagold
●25ポイント

自転車が安定して走れる事に寄与しているのは、ジャイロ効果のほかにも色々な工夫があります。

ジャイロ効果の寄与はそんなに大きくないと考えられています。

(自転車の形状やスピードによって違いますが・・・・)


ジャイロ効果を体感するには、前輪を持ち上げた状態で、前輪を止めたままハンドルを切るのと前輪を回転させてハンドルを切ってみるのを比べることによって、体感出来ます。

(ジャイロ効果が働くと、ハンドルを切るのに力が必要になります。自転車の場合、車輪をかなり早く回さないと大きな抵抗を感じられないと思います。)



車輪の小さな自転車と、普通の自転車では明らかに安定性が異なります。


折畳自転車での手放し運転は普通の自転車に比べてかなり難しいです。

また、ある程度の速さまで押してその後手を話して無人で走らせたときも、普通の自転車はそのまま走るのに、折畳自転車は簡単に倒れてしまいます。


また、上に書いた実験を小さな車輪でやるとほとんど抵抗を感じません。


自転車の構造も違うので、ジャイロ効果がすべてとは言えませんが、折畳自転車の方が安定性が悪いのが普通です。


http://www.asobo.co.jp/sakai/list/siryo/s1_a02.doc

http://www.geocities.jp/jitensha_tanken/fork_trail.html

http://yet.yoyoing.com/yoyoeng/yoyoeng4-3.html


4 ● mailer-daemon
●25ポイント

>車輪の極端に小さい折りたたみ自転車が倒れてしまわない理由を教えてください。


理由はハンドルで倒れないように操縦しているから

ジャイロ効果は補助的に効いていますがそのせいで倒れない訳ではありません。

操縦する人がいない場合はジャイロ効果が安定性に相当効いてきます。

例えば、両手離しで自転車に乗る場合は車輪が大きければかなり楽にできますが車輪が小さいとよほど上手くない限りかなり難しいです。

車輪が小さいとハンドルを操作する時にジャイロ効果が小さいのでハンドルの効きが鋭くピーキーになります。逆に車輪が大きいとジャイロ効果のおかげでハンドル操作が緩やかに効きます。これらは倒れる倒れないということよりも運転しやすいかどうかの違いとなって感じます。


5 ● ken33jp
●0ポイント

車輪の半径なんか、関係ないですけど。

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