Xche' la bicicletta non casca?
stefjnoskynov
motivo per cui la bici non casca, d'altra parte, se questo mezzo di
locomozione e' stato frutto di una mente quale Leonardo da Vinci,
sicuramente deve esser stata una invenzione geniale, sbaglio? Voi
sapreste descrivermi il fenomeno? Ringrazio chiunque abbia la paziensa
di rispondermi.
the Volk
Non e` una cosa banale in effetti e quanto a Leonardo, credo che avesse in
mente qualcosa di diverso dalle usuali biciclette.
Comunque sia concordo che e` una invenzione geniale (basta vedere con che
andro` a casa stasera :-)).
Dunque perche` la bicicletta non cade (o meglio perche` e` piu` semplice
stare dritti su di essa quando viaggia che non quando e` ferma).
Tutto si rifa` al giroscopio. Se tu prendi un giroscopio in rapida
rotazione , poni un estremo su un supporto e lo lasci inclinato ( una
posizione in cui normalmente cadrebbe) vedrai che non cade! Incomincia a
girare attorno al supporto (un bellissimo esperimento). Stessa cosa e`
vera per la trottola, solo che
la sua rapida rotazione tende a farci vedere il suo moto come un moto
diritto (invece vi sono delle piccole precessioni). In soldoni (i conti
scusa non li rifaccio non sono corti) un oggetto in rapida rotazione
attorno ad un certo
suo asse tende a mantenere costante quell`asse, ovvero e` necessario un
momento applicato molto piu` grande che in condizioni di non rotazione per
far variare l`orientazione nello spazio dell`oggetto. Cioe` prendi una
ruota ferma fissa su un asse e fai cambiare orientazione all`asse.
Dovrai applicare un certo momento. Poi fai giare la ruota e tenta la
stessa operazione. Il momento che dovrai applicare e` piu` grande.
Le ruote della bicicletta in moto hanno dunque necessita` di un momento
grande per variare la loro orientazione (cioe` l`orientazione del loro
asse di rotazione) rispetto alle ruote della bicicletta ferma.
Ecco, in poche parole (e forse troppo imprecisamente) perche` si riesce a
star ritti su una bicicletta in moto.
Poi c`e` la questione di come fai a girare allora. Inclini la bici.....ma
questa e` una questione gia` dibattuta su questo ng.
Ciao.
the Volk
Luca Grisa
Conservazione del momento angolare, di fatti per andare fai girare le ruote.
Luca
E Dio disse che sia la luce, e Maxwell fu.
--
Posted from relay-2.fastweb.it [213.140.2.40]
via Mailgate.ORG Server - http://www.Mailgate.ORG
Razor
uno dei motivi credo che sia la conservazione del momento angolare della
quantità di modo (non ricordo se si chiama esattamente così, cmq un corpo
in rotazione si "oppone" a spostamenti del proprio asse di rotazione; lo stesso
principio x cui un disco sottile può rotolare senza cadere per un certo tempo
se lanciato); poi la controreazione del ciclista che compensa con il manubrio
(e/o con spostamenti di peso, specie va "senza mani") le derive del mezzo
...
ral...@webmail.co.za
wrote:
>sapreste descrivermi il fenomeno? Ringrazio chiunque abbia la paziensa
per l'effetto giroscopico, corollario del fondamentale principio di
conservazione della quantita di moto.
Giovanni -Darth Vader- Neiman
>Sembrerebbe banale, ma sinceramente non mi sembra facile capire il
>motivo per cui la bici non casca, d'altra parte, se questo mezzo di
Una legge della dinamica recita
f=m*a ( forza = massa per accelerazione)
un'altra dice
m = dL/dt (momento delle forze esterne = variazione del momento
angolare in unita' di tempo).
Nel caso della bicicletta, non ci sono momenti di forze esterne.
Quindi il momento angolare si conserva. Quindi in particoalre si
conserva il modulo del vettore, ma anche la sua direzione e verso. Per
cui la bicicletta non casca (altrimenti cambierebeb la direzione del
momento angolare).
>Giovanni -Darth Vader- Neiman
IHM Dudi n.548 - Moderatore di IAFM
available on FidoNet, ICQ, Messenger
Luca Fini
La bicicletta non cade perche' ha il manubrio, e soprattutto perche' ha
qualcuno a bordo che lo sa manovrare. Infatti se fai montare in bicicletta
uno che non ha mai provato prima cade, eccome.
In bicicletta sono le correzzioni di direzione che il ciclista impone con
il manubrio a contrastare la tendenza a cadere: se imponi alla traettoria
un raggio di curvatura ottieni una reazione vincolare nel punto di
appoggio a terra delle ruote e quindi un momento, dato che la forza non e'
applicata nel baricentro. In pratica quando la bicicletta si inclina su un
lato il ciclista curva leggermente nella stessa direzione ed in tal modo
corregge l'inclinazione.
l.f.
--------------------------------------------------------------------------
-- ) Luca Fini Tel: +39 055 2752 307
___ |\ Osservatorio Astrofisico di Arcetri Fax: +39 055 2752 292
/ | | |-_ L.go E.Fermi, 5 +-----------------------------------------
(___|___//___) 50125 Firenze / WWW: http://www.arcetri.astro.it/~lfini
(_) (_) Italia / e-mail: lf...@arcetri.astro.it
-----------------------------+--------------------------------------------
Eugenio
>motivo per cui la bici non casca
a mio parere la bici non casca perché chi la guida, compiendo continue
correzioni, la tiene in equilibrio.
questo si verifica solo se la bici avanza e il ciclista può
intervenire con il manubrio a effettuare le minime correzioni... a
ruote ferme la bici casca...
ciao
Mino Saccone
"stefjnoskynov" <mia...@sothmail.net> ha scritto:
A velocita' sostenuta, quando si puo' lasciare il manubrio, per effetto
giroscopico sulla ruota anteriore. In modo molto rozzo, se la bici
inizia a cadere a destra l'effetto giroscopico (precessione) fara'
sterzare a destra la ruota anteriore riequilibrando la bici e cosi'
altrettanto a sinistra. Un po' come far rotolare una moneta su un tavolo.
Finche' la velocita' e' sufficientemente alta la moneta non cade.
A velocita' bassa il ciclista deve fare, amplificati, i movimenti che
farebbe l'effetto giroscopico. E' infatti noto che a bassa velocita'
non si puo' lasciare il manubrio senza rischiare di cadere.
A tutto quento sopra si aggiunge l'effetto dell'inclinazione del perno
dello sterzo della bici su cui lascio la parola agli esperti di biciclette.
Saluti
Mino Saccone
Ognatrebil
"stefjnoskynov" <mia...@sothmail.net> ha scritto:
>
> Sembrerebbe banale, ma sinceramente non mi sembra facile capire il
L=rp (Conservazioe del momento angolare)
Stesso motivo per cui il freesby (se si scrive cosi') rimane orrizontale,
una trottola in piedi etc etc...
Ciao
Mario Leigheb
> Sembrerebbe banale, ma sinceramente non mi sembra facile capire il
> motivo per cui la bici non casca,
A tutt'oggi manca ancora una descrizione completa e rigorosa della
cinematica della bicicletta.
Fatto sta che quello che a prima vista dovrebbe essere l'elemento
principale dell'equilibrio della bicicletta in moto, cioe' l'effetto
giroscopico delle ruote, appare avere un ruolo trascurabile, com'e'
stato verificato sperimentalmente guidando senza mani una bicicletta
con un volano che girando al contrario annulla il momento angolare
delle ruote.
Il manubrio, che e' uno degli elementi piu' instabili della
bicicletta ferma (una piccolo spostamento dalla posizione di
equilibrio provoca una rapida ed incontrollata rotazione del
manubrio se questo non e' tenuto fisso), sembra avere un ruolo
determinante per l'equilibrio della bicicletta in moto.
In particolare, sembra che due siano gli accorgimenti necessari per
"guidare senza mani":
1) l'asse del piantone del manubrio deve essere arretrato rispetto
al mozzo della ruota anteriore;
2) il punto in cui l'asse del piantone interseca il piano del
terreno deve essere invece davanti alla proiezione sul terreno del
mozzo della ruota anteriore.
Questo si ottiene con una adeguata curvatura verso avanti della
forcella nella parte terminale in cui la forcella va ad agganciare
il mozzo della ruota anteriore.
Tutto questo e' bene illustrato, anche matematicamente, in un
articolo sull'ultimo numero (gennaio-febbraio) del Giornale di
Fisica, edito dalla Societa' Italiana di Fisica.
Ciao
Mario Leigheb
Belfagor Arcidiabolo
Non casca semplicemente perchè ci sei tu che la guidi :-)
Col manubrio stabilizzi in continuazione, senza rendertene conto,
l'equilibrio della bici, esattamente come stabilizzi il tuo equilibrio
quando cammini.
Poi c'è l'effetto giroscopico delle ruote che aiuta, ma solo ad alte
velocità, e solo se non devi sterzare...
Ciao
Franco
the Volk wrote:
> Dunque perche` la bicicletta non cade (o meglio perche` e` piu` semplice
> stare dritti su di essa quando viaggia che non quando e` ferma).
> Tutto si rifa` al giroscopio.
Questo non e` corretto. L'effetto giroscopico influenza la dinamica
della bicicletta, ma non e` la ragione per cui sta dritta. Sono state
costruite biciclette che non hanno effetto giroscopico, e malgrado
questo stanno benissimo dritte e si possono usare.
La ragione per cui sta su coinvolge tutta la dinamica della bicicletta,
in particolare la forza centrifuga che si sviluppa in seguito alla curva
che si instaura quando una bicicletta stabile si inclina di lato (se la
bicicletta e` instabile, invece si cade, anche con l'effetto giroscopico
delle ruote).
Vedi ad esempio
http://tam.cornell.edu/~ruina/hplab/downloads/Bicycle_papers/Olsen1_Dyn.PDF
Ciao
--
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)
Giulio
provo comunque a risponderti
La bicicletta non cade per la stabilita' dei moti giroscopici
Moltissimi oggetti sfruttano questo principio, dalla trottola alla Terra che
ruota intorno al Sole
Io nel particolare ti faccio intanto l'esempio della trottola, che e' il
piu' semplice
E' evidente che una trottola in stato di quiete finisce per cadere se non
la mantieni a terra con qualche supporto (perche' e' molto facile che il suo
baricentro esca fuori dalla base di appoggio)
Quando e' in rotazione a sufficiente velocita' pero' la trottola non cade:
la caduta avviene solosolo dopo che le forze di attrito ne hanno appunto
rallentato la
rotazione;
quindi se la trottola continuasse a ruotare sempre con le stesse modalita'
iniziali, essa non cadrebbe nemmeno dopo lunghi intervalli di tempo
Intanto il caso della trottola
e' evidentemente affine a quello della bicicletta,
abbiamo un corpo che e' inclinato e non cade per effetto del suo moto
particolare;
differenza fondamentale e' che gli assi di rotazione delle ruote della
bicicletta non sono disposti nella stessa direzione dell'asse di rotazione
della
trottola, che e' verticale
Per descrivere il moto della trottola possiamo partire dalle
equazioni fondamentali della statica, che ti dicono che un corpo e' in
quiete
non quando su di esso non agiscono forze o momenti, ma piuttosto quando la
somma delle forze che agiscono sul corpo e' nulla, e nulla e' anche la
somma dei momenti che agiscono sullo stesso corpo
Se ci rifletti la prima equazione fondamentale e' verificata: sulla
trottola agisce il suo peso e la reazione vincolare della terra, uguale in
direzione e intensita', ma opposta in verso
Non sono pero' nulli i momenti delle 2 forze: effettivamente abbiamo una
coppia di forze che genera un momento perpendicolare al piano delle forze e
avente il verso dato dalla regola della mano destra
Abbiamo quindi un momento che genera un'accellerazione angolare;
se la trottola si trovasse in quiete, il momento la farebbe ruotare
intorno al suo punto di appoggio e quindi cadere a terra
Ma se la trottola ruota il fenomeno diventa piu' complesso
Ruotando su se stessa la trottola ha un momento angolare, e sappiamo
dall'analogo del teorema dell'impulso per il momento della quantita' di moto
che "la variazione (anche vettoriale) del momento angolare di un corpo e'
uguale al prodotto del momento che causa tale variazione per l'intervallo di
tempo in cui agisce"
In simboli:
M*dt = dL
con L= momento della quantita' di moto e M=momento risultante delle forze
esterne
Se il momento angolare della trottola e' nullo, cioe' se la trottola non
ruota, cosa succede?
Che in virtu' del momento M della coppia di forze, il momento angolare della
trottola
varia da zero ad un valore non nullo, supponiamo L0;
Tale valore e' uguale ad M*dt
L0 assume inoltre la medesima direzione di M:
parallela al suolo e perpendicolare al piano della coppia di forze
In tal caso la ruota gira intorno al suo vettore momento angolare,
cadendo a terra
Ma se la trottola ruota ha gia' un vettore momento angolare, chiamiamolo L1;
esso e' diretto secondo l'asse di rotazione della trottola,
passante a sua volta per il centro di massa della stessa
Il momento angolare L1 che la trottola gia' ha, si somma
vettorialmente al vettore M*dt e da' luogo al vettore risultante L2
Infatti:
M*dt = dL
M*dt = L2-L1
M*dt + L1 = L2
Quando M*dt e' piccolo rispetto ad L1, cioe' quando la trottola ruota molto
velocemente,
il risultato e' che L2 ha praticamente lo stesso modulo di L1,
e direzione solo leggermente variata
Il vettore momento della quantita' di moto non risulta quindi variato in
modulo, ma esiste una variazione, per quanto piccola, della sua direzione
Ed esso varia regolarmente, cioe' in ogni istante varia un po' la sua
direzione, ma e' bene notarlo, non in modo da far cadere la trottola
(trascurando sempre gli attriti)
Si genera cioe' un moto di precessione della trottola che si affianca al suo
moto ordinario:
1) essa ruota intorno ad un asse passante per il suo centro di massa
2) il suo vettore momento angolare ruota a sua volta intorno ad un asse
verticale avente origine nel punto di appoggio della trottola e
perpendicolare alla terra
Il caso della bicicletta e' piu' complesso, e' possibile
analizzare facilmente il moto di una singola ruota per analogia con la
trottola;
per il resto il principio di fondo rimane lo stesso,
ma e' necessario considerare anche altre forze (es: reazione vincolare del
telaio)
Spero di non aver fatto errori madornali... :-)
Giulio
Surfing websites with no costs at all is the future now!
Get your free email with no telephone costs on : http://www.edimedia.com
--
Posted from [195.31.157.3]
Giovanni -Darth Vader- Neiman
>Stesso motivo per cui il freesby (se si scrive cosi') rimane orrizontale,
>una trottola in piedi etc etc...
O per cui un proiettile (pistola) segue la direzione stabilita.
--
Giovanni -Darth Vader- Neiman
>Non casca semplicemente perchè ci sei tu che la guidi :-)
>Poi c'è l'effetto giroscopico delle ruote che aiuta, ma solo ad alte
>velocità, e solo se non devi sterzare...
No, imo.
Guidando una moto, esperienzialmente parlando, posso dire che la
velocita' limite di equilibrio e' MOLTO bassa (meno di 10 km/h), senza
che tu tocchi il manubrio.
Giovanni -Darth Vader- Neiman
>La bicicletta non cade perche' ha il manubrio, e soprattutto perche' ha
ma non siete mai andati in bici senza toccare il manubrio?
oppure non avete mai lanciato una bici giu' da una discesa (vabbe',
errori di gioventu'...).
una bici sta dritta a PRIORI, in velocita'.
Giovanni -Darth Vader- Neiman
>A tutt'oggi manca ancora una descrizione completa e rigorosa della
>cinematica della bicicletta.
[..]
>Tutto questo e' bene illustrato, anche matematicamente, in un
>articolo sull'ultimo numero (gennaio-febbraio) del Giornale di
>Fisica, edito dalla Societa' Italiana di Fisica.
Il Nuovo Saggiatore?
www.sif.it o .org? :)
the Volk
> Il manubrio, che e' uno degli elementi piu' instabili della
> bicicletta ferma (una piccolo spostamento dalla posizione di
> equilibrio provoca una rapida ed incontrollata rotazione del
> manubrio se questo non e' tenuto fisso), sembra avere un ruolo
> determinante per l'equilibrio della bicicletta in moto.
> In particolare, sembra che due siano gli accorgimenti necessari per
> "guidare senza mani":
> 1) l'asse del piantone del manubrio deve essere arretrato rispetto
> al mozzo della ruota anteriore;
> 2) il punto in cui l'asse del piantone interseca il piano del
> terreno deve essere invece davanti alla proiezione sul terreno del
> mozzo della ruota anteriore.
> Questo si ottiene con una adeguata curvatura verso avanti della
> forcella nella parte terminale in cui la forcella va ad agganciare
> il mozzo della ruota anteriore.
> Tutto questo e' bene illustrato, anche matematicamente, in un
> articolo sull'ultimo numero (gennaio-febbraio) del Giornale di
> Fisica, edito dalla Societa' Italiana di Fisica.
> Ciao
> Mario Leigheb
>
>
Avevo sentito parlare di questo fatto....
Quello che mi dispiace, e` che avevo impiegato un bel po` di tempo per
spiegare perche` la bicicletta si guida bene quando e` in moto e perche` i
motociclisti radono quasi il suolo in curva, ora ....mi sento al punto di
partenza.
Comunque mi sembra stranissimo che il momento delle ruote sia trascurabile.
Qale altro elemento della bicicletta cambia la sua condizione, al variare
della velocita` della bicicletta? A me sembra che la sola differenza tra
ferma e in moto sia che le ruote girano o no. Comunque gli esperimenti che
dici mi darebbero sicuramente torto..
Inoltre, sempre a quello che riporti, la bicicletta sarebbe inguidabile
con il manubrio fissato..
the Volk
Mario Leigheb
=> >articolo sull'ultimo numero (gennaio-febbraio) del Giornale di
=> >Fisica, edito dalla Societa' Italiana di Fisica.
=> Il Nuovo Saggiatore?
=> www.sif.it o .org? :)
No, proprio Giornale di Fisica.
Su www.sif.it trovi anche la versione on line dell'articolo.
Ciao
Mario Leigheb
miele
> una bici sta dritta a PRIORI, in velocita'.
si, ma senza ciclista, prima o poi cade, ranne su un piano perfetto
senza deformazioni, ne' correnti d'aria...
rez
>Sembrerebbe banale, ma sinceramente non mi sembra facile capire il
>motivo per cui la bici non casca, d'altra parte, se questo mezzo di
contorcendoti, bloccando la ruota davanti a manubrio girato,..
Una volta in moto le due ruote sono potenti giroscopi. La
caratteristica di questi e` che:
1. non possono cambiare il piano di moto (piano verticale immaginario
per ciascuna delle ruote).
2. ad ogni forza[*] che tende a cambiare questo piano, essi si oppongono
con una reazione perpendicolare alla forza stessa.
Dunque quando la bici cominciando ad abbattersi, diciamo a sinistra,
agisce con una forza verticale verso il basso. Ogni ruota si oppone con
una forza perpendicolare, quella che (per la ruota anteriore) tende
appunto a far ruotare il manubrio a sinistra anch'esso.
E viceversa, se si ruota il manubrio la reazione e` un tentativo di
abbattere la bici dalla stessa parte.
[*] In realta` sono tutte forze applicate a corpi che hanno solo
possibilita` di ruotare, cioe` sono "coppie" di forze. "Di ruotare"
questa volta si riferisce alla bici che, finche' non perde aderanza,
compie una rotazione attorno al punto di contatto tra ruota e strada,
e il manubrio invece ovviamente a sinistra e a destra attorno al suo
asse.
--
Ci sentiamo | Remigio Zedda || Attenzione! campo "From:" alterato
ciao Remigio | ||==> E-mail: remi...@tiscalinet.it
-------------| ..si` d'accordo.. ma con la Deb e` un'altra cosa!
/* Linux 2.2.17 su Debian GNU/Linux 2.2 Potato */
Giovanni -Darth Vader- Neiman
>Inoltre, sempre a quello che riporti, la bicicletta sarebbe inguidabile
>con il manubrio fissato..
veramente mi pare che le prime biciclette, con le ruote di legno, non
avessero il manubrio ruotabile, ma fisso. Eppure funzionavano.
UoScAr
m'ha dčt che:
Ciao!
>Sembrerebbe banale, ma sinceramente non mi sembra facile capire il
scusate se mi accodo a questo post, vecchio... ma nelle spiegazioni (e'
una domanda abbastanza diffusa, e che di volta in volta si ripresente,
no?) del "funzionamento" della bicicletta o della motocicletta viene
citato pochissimo il braccio a terra e l'incidenza dell'asse
anteriore... che invece mi sembrerebbero cosi' importanti per il
funzionamento (con un manubrio impreniato verticalmente ed esattamente
sopra all'asse anteriore temo cadrebbero in molti, o sbaglio?)...
qualcuno mi puo' illuminare? (lasciando da parte torci elettriche? :)))
-> UoScAr 26,BO <-
Goku
(Giovanni -Darth Vader- Neiman) disse:
>veramente mi pare che le prime biciclette, con le ruote di legno, non
>avessero il manubrio ruotabile, ma fisso. Eppure funzionavano.
Se provi a saldare il manubrio di una bicicletta e affronti una
curva.....ti AMMAZZI! :-) Anche se a te non sembra quando curvi e
"butti giù" la bici con il manubrio controsterzi e questo ti permette
di fare la tua curva!
CIAOOOOOOOOOOOOOOO
GOku
Spirit
>Se provi a saldare il manubrio di una bicicletta e affronti una
>curva.....ti AMMAZZI! :-) Anche se a te non sembra quando curvi e
>"butti giů" la bici con il manubrio controsterzi e questo ti permette
>di fare la tua curva.
Controsterzare? Detta cosi' non mi pare una gran verita'....
Daniele 'Spirit' -Adria (RO)-
Honda CB 750 F 'Lupah'
'Ability is 10% inspiration and 90% perspiration.'
E-mail s.damnielNOS...@libero.it
Eugenio
>Controsterzare? Detta cosi' non mi pare una gran verita'....
>
conosci il significato di "controsterzare" ??
Goku
Mmm...strano perchè guidi anche una moto! :-O Anche in moto
controsterzi. Cmq sia se non ci credi predi una graziella e salda il
manubrio (la graziella perchè vcale pochissimo) e poi ne riparliamo.
Cmq se non te ne accorgi guidando (impossibile) basta che tu faccia un
replay rallentato di una qualsiasi moto in gara e noterai che il
controsterzo è notevole!!
CIAOOOOOO
GOku