Delftse onderzoekers ontrafelen werking fiets
Ron Abbink
Wiskundigen breken zich al anderhalve eeuw het hoofd over de werking van
de fiets. Delftse onderzoekers, in samenwerking met collega’s van
Cornell University en de universiteit van Nottingham, denken nu het
ultieme fietsmodel te hebben ontwikkeld. Zij vertellen erover in een
artikel (pdf) in de nieuwste editie van Delft Integraal. Het model is
onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of
the Royal Society Series A.
"Fietsfabrikanten hebben nooit geweten hoe een fiets precies werkt",
zegt dr.ir. Arend Schwab van de faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme
Techniek en Technische Materiaalwetenschappen. "Ze hebben hun fietsen
altijd experimenteel moeten verbeteren. In ons model kunnen ze alle
factoren die van invloed zijn op de besturingseigenschappen in de
computer invoeren. Het model rekent vervolgens uit hoe de fiets zich zal
gedragen bij verschillende snelheden."
Hoofd productontwikkeling van fietsfabrikant Batavus, Rob van
Regenmortel, volgt het onderzoek van Arend Schwab en collega-onderzoeker
ir. Jodi Kooijman op de voet. "Bij het ontwerpen van onze fietsen werken
we van oudsher met drie parameters: de algehele geometrie, de afstand
tussen de assen en de hoek waaronder de voorvork naar beneden steekt.
Die keuzes hebben alle fietsfabrikanten ooit eens gemaakt en zijn er
nauwelijks van afgeweken omdat de fietsen het goed bleken te doen. Maar
met het model hopen we binnenkort gerichter fietsen te kunnen ontwerpen
voor speciale doelgroepen."
Het uiteindelijke doel van het fietsonderzoek is om het menselijke
rijgedrag mee te nemen in het model, zodat ze het samenspel van de fiets
en de bestuurder kunnen onderzoeken. "Hierdoor kunnen we in principe
voor iedereen een fiets op maat maken", zegt Van Regenmortel. "Mensen
die moeilijk hun evenwicht kunnen houden, hoeven dan niet meer op een
driewieler te rijden.""
http://www.engineering360.nl/index.php?option=com_content&task=view&id=6258&Itemid=26
http://www.tudelft.nl/live/binaries/e272f764-c4db-4765-938a-73501c352872/doc/DI-07-3-2Fiets.pdf
post2u
news:46F13AD8...@privacy.net...
> "Delftse onderzoekers ontrafelen werking fiets
>
> Wiskundigen breken zich al anderhalve eeuw het hoofd over de werking van
> de fiets. Delftse onderzoekers, in samenwerking met collega’s van Cornell
> University en de universiteit van Nottingham, denken nu het ultieme
> fietsmodel te hebben ontwikkeld. Zij vertellen erover in een artikel (pdf)
> in de nieuwste editie van Delft Integraal. Het model is onlangs
> gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the Royal
> Society Series A.
> "Fietsfabrikanten hebben nooit geweten hoe een fiets precies werkt", zegt
> dr.ir. Arend Schwab van de faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek
................
Denk dat de meeste renners ook geen benul hebben van dit fenomeen.
Een gemiddeld interview op de buis zorgt hier doorgaans voor veel
hilariteiten....))
Ben benieuwd of beter begrip van functies tot andere vormen gaat leiden,
vormen die tot nu toe (??) langs empirische weg verkregen zouden zijn.
Iemand een wetenschappelijke verklaring geven voor iets 'gewoons' als
wrijving, valt nml. ook niet mee.
En als het je al lukt, dan heeft het voor het dagelijks bestaan maar heel
beperkt nut.
Ik hoop dat het bij dit onderzoek anders ligt....))
Ik kijk nu al uit naar een superefficiente quantumbike!!
M-gineering
> Ik kijk nu al uit naar een superefficiente quantumbike!!
>
>
Helpt niks, de reglementen commissie van de UCI is altijd sneller ;)
--
/Marten
info(apestaartje)m-gineering(punt)nl
Ron Abbink
overhoop
Als je een fiets voldoende snelheid geeft, kun je hem een zwiep geven
zonder dat hij omvalt. Wetenschappers proberen al meer dan honderd jaar
een sluitende verklaring voor deze bijzondere eigenschap te geven.
Onderzoekers van de TU Delft werpen deze week nieuw licht op de zaak via
een publicatie in Science. Het onderzoek van de TU Delft, in
samenwerking met wetenschappers van Cornell University (VS), draait om
de intrigerende vraag: waarom is een fiets, boven een bepaalde snelheid,
uit zichzelf stabiel? Je geeft een fiets snelheid en dan kun je hem zo
maar een flinke zwieper geven, zonder dat hij omvalt.
Onderzoekers buigen zich al heel lang over deze ingewikkelde vraag,
zelfs vanaf de negentiende eeuw. En tot recent luidde de
wetenschappelijke consensus dat de stabiliteit heel sterk te maken had
met twee factoren. Ten eerste zouden de draaiende wielen van de fiets,
via gyroscopische effecten, voor stabiliteit zorgen. En ten tweede dacht
men dat de factor 'naloop' (in het Engels 'trail') een belangrijke rol
speelde. Naloop is de mate waarin het contactpunt van het voorwiel
achter de stuuras aanloopt.
Voorspellen
De publicatie van de TU Delft in Science maakt aan dit oude idee
definitief een einde. 'Wij wisten al jaren dat de gangbare verklaring
voor de stabiliteit van de fiets te simpel was', zegt onderzoeker dr.ir.
Arend Schwab van de faculteit 3mE van de TU Delft. 'Gyroscopische
effecten en naloop helpen wel, maar zijn niet noodzakelijk voor de
stabiliteit.'
Enkele jaren geleden heeft Schwab met collega's al gepubliceerd over de
theorie achter de stabiliteit van de fiets (in 2007 in Proceedings of
the Royal Society, doi:10.1098/rspa.2007.1857). Er is toen een wiskundig
model ontwikkeld met zo'n 25 fysieke parameters, dat heel goed bleek te
kunnen voorspellen óf, en bij welke snelheden, een bepaald fietsontwerp
stabiel is.
'In de Science-publicatie tonen we nu ook experimenteel aan dat onze
inzichten hierover kloppen.' Schwab ontwierp en bouwde samen met
promovendus ir. Jodi Kooijman een fiets waarmee experimenteel was aan te
tonen dat gyroscopische effecten en naloop niet noodzakelijk zijn om een
fiets, boven een bepaalde snelheid, uit zichzelf stabiel te houden. Dit
werd de zogenoemde Two Mass Skate bicycle. Deze heeft kleine plus
tegengesteld draaiende wielen, dus geen noemenswaardig gyroscopisch
effect, en een kleine negatieve naloop, een voorloop dus. En toch blijft
ook deze fiets stabiel.
'Dat ging niet zomaar', vertelt promovendus Jodi Kooijman, die het
grootste deel van het experimentele werk uitvoerde. 'Het eerste
prototype mislukte en na een aantal iteratie slagen hadden we de moed
bijna opgegeven, toen we van dit type ineens wél de stabiliteit konden
laten zien.' 'Maar dan moet wel alles kloppen. Je hebt bijvoorbeeld te
maken met de ondergrond. Die moet precies de juiste stroefheid en
stijfheid hebben. In Sporthal II van de TU Delft bleek het allemaal te
lukken.'
Stuurinrichting
De theorie is nu dus experimenteel bevestigd. Maar zijn er ook nog
nieuwe theoretische inzichten uit het experimentele werk voortgevloeid?
Schwab: 'We hebben aangetoond dat de massaverdeling ook belangrijk is
voor de stabiliteit, vooral de locatie van het massamiddelpunt van de
stuurinrichting van de fiets.' Voor een stabiele fiets moet de
stuurinrichting instabiel zijn; als de fiets valt moet het stuur sneller
vallen.
Fietsfabrikanten
Kunnen fietsfabrikanten iets met de theoretische inzichten van Schwab en
consorten? 'Zeker. De huidige fiets is ontstaan vanuit een vrij lang
evolutieproces en is dus nogal conservatief. Aan het basisontwerp van de
fiets is sinds het einde van de 19e eeuw dan ook niets wezenlijks meer
veranderd. Met ons model kunnen fabrikanten gericht sleutelen aan de
stabiliteit van hun fietsen. Dat kan vooral interessant zijn voor
bijzondere ontwerpen zoals ligfietsen, vouwfietsen en bakfietsen.'"
Bekijk de foto's en videos online via
http://www.tudelft.nl/live/pagina.jsp?id=66f6a888-b23a-4a27-ad37-ce54846a1091&lang=nl
14 april 2011 door M&C
Website bij deze Science publicatie:
http://bicycle.tudelft.nl/stablebicycle/ Website Bicycle Dynamics
onderzoek: http://bicycle.tudelft.nl/schwab/Bicycle/index.htm
"De toverformule van fietsen
Angstig kijken ouders toe wanneer hun peuter voor het eerst op de fiets
stapt. Terecht, zo tonen wetenschappers nu aan. Na lang onderzoek hebben
onderzoekers een formule ontwikkeld die de beweging van de fiets
verklaart. Het resultaat: een vergelijking met 31 cijfers en symbolen en
negen paar haakjes."
meer op http://www.scientias.nl/de-toverformule-van-fietsen/11982 28
juni 2010
Ron Abbink wrote 19-9-2007
> (niet meer online)
>
> http://www.tudelft.nl/live/binaries/e272f764-c4db-4765-938a-73501c352872/doc/DI-07-3-2Fiets.pdf
>
Ron Abbink
Ron Abbink wrote 19-9-2007
Lou Holtman
Wat zijn we toch knap hè dat we zelfs zonder na te denken onze fiets
(meestal) overeind kunnen houden.
Lou