Gyroscopische effecten bij fietsen?

[Anonymous]

Kan iemand mij uitleggen hoe het komt dat wanneer je stuurt op een fiets bij een bepaalde snelheid, je in de bocht valt, en wanneer je je lichaam verplaatst (zwaartepunt) dit niet gebeurt.

Is het verhaal van de klok en de klepel. Het heeft met gyroscopische effecten te maken, maar hoe het precies zit, weet ik niet.

Alvast bedankt

[Anonymous]

Als je het zwaartepunt naar bv. rechts verplaatst, zal ook uw stuur rechts draaien hoor..

[Chriis]

Kan iemand mij uitleggen hoe het komt dat wanneer je stuurt op een fiets bij een bepaalde snelheid, je in de bocht valt, en wanneer je je lichaam verplaatst (zwaartepunt) dit niet gebeurt.  

Is het verhaal van de klok en de klepel. Het heeft met gyroscopische effecten te maken, maar hoe het precies zit, weet ik niet.

Alvast bedankt

Nog nooit met losse handen gefietst ?

[Antoon]

aaah.

Als je een bocht maakt moet er een middelpunt zoekendekracht naar het middelpunt van de cirkel baan maken.

Deze kracht heeft als afkorting(sysmbool)F_mpz

deze kracht is een resultante kracht,

Als je een bocht maakt is de netto kracht dus niet 0.

En Fr=m*a gaat op.

De middelpunt zoekende kracht zorgt voor een versnelling naar het middelpunt toe.

Je kan berekenen welke middelpunt zoekende kracht je nodig hebtdoor middel van de volgende formule

F_mpz=m*v²/r

met m als massa(kg), v als snelheid(m/s) en r de straal van de cirkel uit de beweging beweging.

Deze resultante kracht moet gelevert worden.

Een auto doet dit met wrijvingskracht van de banden.

Een fiets doet dat ook, maar dit is echte vaak te weinig.

Je moet leunen. zodat de normaalkracht en de zwaartekracht samen een resultante kracht opwekken. om zo de benodigde F_mpz te leveren.

als je een bocht maakt waarvoor je een bepaalde F_mpz nodig hebt, en die kun je niet leveren dan word d straal groter gemaakt, netzo lang tot dat je wel genoeg F_mpz nodig hebt, als dat je daad werkelijk levert. en tja als dat te lang duurt, dan kun je lelijk vallen.(ik had het laast op de brommer nog)

[Stephaan]

Het topic is gyroscopische effecten bij het fietsen. Daar weet ik weinig over en denk dat die krachten bij traag fietsen niet zeer groot zijn.

Antoon spreekt in zijn post van 8.00u daar trouwens niet over. Ik wil enkele punten betreffende fietsen in een bocht ter discussie voorleggen (ook zonder gyroscopische effekten).

Daarvoor wil ik eerst naar auto's in een bocht kijken. Het is volkomen juist dat bij een auto in een bocht de middelpunt-zoekende kracht door de wrijving van de wielen op de grond geleverd wordt. De middelpunt-vliedende kracht (gevolg vd traagheid vd massa) die in het zwaartepunt vd auto aangrijpt, probeert de auto op een rechte lijn te houden (raaklijn aan de cirkel). Die kracht geeft een omkip moment rond het raakpunt met de grond vd autowielen aan de buitenkant vd bocht. Als dat moment te groot wordt, zal de wagen naar de buitenkant vd bocht omkantelen (bvb bij een geladen tankwagen kan dat gebeuren). Het stabiliserend moment dat dit belet is het gewicht vd wagen maal de helft van zijn breedte.

Bij een personenwagen, waarvan het zwaartepunt veel lager ligt, moet je al hard je best doen om de wagen naar buiten toe te doen omvallen. In de meeste gevallen zal hij netjes de gewenste bocht beschrijven. Als de middelpunt zoekende kracht kleiner is dan de middelpuntvliedende zal zo'n wagen rechtdoor schuiven(als het ware naar de buitenkant vd bocht).

Wat ik hier wil zeggen is dat in een bocht een auto altijd de neiging heeft naar buiten toe om te vallen. Meestal kipt hij niet om want hij rijdt op 4 wielen wat hem stabilseert

Nu wil ik terug op de fiets.

De middelpuntzoekende kracht wordt net zoals bij een auto door de wielen op de grond geleverd. Waarom hel je dan naar binnen toe? Dat is om het omkip-moment door de middelpuntvliedende kracht veroorzaakt te niet te doen door een stabiliserend omkip-moment naar binnen toe. Bestaat dat omkipmoment naar binnen toe? Ikzelf zie dat het best als ik me inbeeld dat ik op een stilstaande fiets naar één kant hel. Natuurlijk val ik om. Waarom val ik dan niet als de fiets in een cirkel rijdt? Omdat er zoals bij een auto een even groot omkipmoment naar buiten toe bestaat, veroorzaakt door de middelpunt-vliedende kracht die aangrijft in het zwaartepunt vh geheel fiets+fietser.

Ik begijp dat ik met deze post buiten het topic zit. Als het kan had ik toch wel graag kommentaar. Misschien moeten we ons even inbeelden dat de fiets massaloze wielen zou hebben die dat gyro effect niet hebben.

[Anne B.]

Die kracht geeft een omkip moment rond het raakpunt met de grond vd autowielen aan de buitenkant vd bocht. Als dat moment te groot wordt, zal de wagen naar de buitenkant vd bocht omkantelen

Ik neem aan dat dat 'omkip moment' plaatsvindt als de middelpuntvliedende kracht groter is als de middelpuntzoekende kracht?

En wat gebeurt er met de raakpunten van de grond met de autowielen aan de binnenkant van de bocht?

En de auto heeft toch niet de neiging om naar buiten toe om te vallen als de middelpuntzoekende kracht groot genoeg is?

[Anonymous]

Hallo fysicusje in spe,dank voor je snelle reaktie

Het omkip moment is er wel altijd in een bocht. IK veronderstel dat je met "plaats vinden" bedoelt dat de wagen ook zal omkeren. Neen, gelukkig niet altijd. Dat een kracht bestaat, of in dit geval een moment, betekent nog niet dat die de overwinning zal behalen ( doen omkantelen ) op het stabiliserend moment.

De wielen aan de binnenkant vd bocht worden een beetje minder belast, die aan de buitenkant een beetje meer dan in een rechte lijn waar ze aan beide kanten gelijk belast zijn. Maar dat wijzigt de middelpunt zoekende kracht niet.

Op je laatste zin zeg ik wel degelijk ja hoor, in een bocht heeft een auto de neiging (en niets meer)om naar buiten toe te vallen. De middelpunt zoekende kracht is niet dat gene wat hem belet om te vallen Daar zorgt het stabiliserend moment voor(gewicht maal halve breedte).

De taak van de middelpunt zoekende kracht is om de auto door wrijving vd wielen op de grond, in een cirkelvormige baan houden.

Als die middelpuntzoekende kracht (bvb omdat de weg glad is) niet groot genoeg, is zal de auto uit de bocht gaan. Eigenlijk is dat zo dat hij door z'n traagheid de raaklijn aan de bocht kiest.

Heel graag je verdere opmerkingen hoor

[Stephaan]

Sorry die gast van daarnet was Stephaan. Had niet gemerkt dat ik niet automatisch ingelogd was.

[Anne B.]

Ik begrijp nog niet goed het verschil tussen de functie van de middelpuntzoekende kracht en het stabiliserend moment, de middelpuntzoekende kracht houdt de auto in een bocht dus zal de auto daardoor toch lichtjes naar binnen hellen als de kracht groot genoeg is en de bocht zonder moeilijkheden doorkomen? Waarschijnlijk stel ik me het te makkelijk voor hoor

[Stephaan]

Over de 3 krachten die op de auto in de bocht aangrijpen en hun functie nog dit:

1° de middelpunt zoekende kracht grijpt aan op de wielen namelijk op het aanrakingspunt vd wielen met de grond. Die kracht zorgt er voor dat de auto in de bocht blijft en ze geeft geen kip- of stabilizerend effekt op de wagen.

2° de middelpuntvliedende kracht, (die even groot is als de middelpuntzoekende kracht, maar tegengestelde richting heeft) grijpt niet aan op grondniveau maar in het hoger gelegen zwaartepunt vd wagen. Daardoor geeft die kracht wel een (buitenwaarts gericht) kipmoment rond de onderkant van de buitenwielen. Dus (1° en 2° samen) de auto gaat dwars overhellen naar buiten toe door de hoger gelegen middelpuntvliedende kracht en hij blijft in de bocht door de middelpuntzoekende kracht die ter hoogte vd grond aangrijpt.

3° het gewicht van de wagen grijpt ook aan in het zwaartepunt van de wagen maar het draaimoment rond de onderkant vd buiten wielen is in tegengestelde zin van het kipmoment door de middelpuntvliedende kracht veroorzaakt. Daarom noem ik het stabiliserend moment . Dat moment heeft een constante waarde ( gewicht maal halve breedte vd wagen) want het is alleen afhankelijk van het gewicht van de auto en van zijn breedte. Het kipmoment daarentegen is niet constant. Het hangt af van de snelheid vd wagen en van de straal vd bocht. In slechte gevallen zal het kipmoment groter kunnen zijn dan het stabiliserend moment en zal de wagen idd kippen. In alle andere gunstige gevallen is het stabiliserend moment groter dan het kipmoment.

Dat een auto in een bocht naar binnen helt wordt veelal gedacht omdat er verkeerdelijk een analogie gezien wordt met een fietser. Die moet het stabiliserend moment zelf opwekken door naar binnen te hellen daar hij wel een gewicht maar geen halve breedte heeft. De indruk dat een auto "vanzelf" in bochten naar binnen toe helt wordt nog versterkt omdat in een goed aangelegde snelweg de dwarshelling vd weg, ter kompensatie, naar binnen afhelt. Het is wel degelijk zo dat een tankwagen die te snel rijdt in een scherpe bocht naar buiten toe omkipt. Dat dwars overhellen kan je ook waarnemen bij autobussen die een beetje snel door een scherpe bocht gaan.

Tenslotte nog eens iets over de middelpuntzoekende kracht : in de bocht is die gelijk maar tegengesteld aan de middelpuntvliedende kracht (alhoewel ze niet in het zelfde punt aangrijpen). Alweer in een slecht geval (bijvoorbeeld als de weg plaatselijk glad ligt) zal de middelpunt zoekende kracht kleiner worden dan de buitenwaarts gerichte middelpuntvliedende kracht en verkiest de auto de raaklijn aan de cirkel! Tenzij hij daardoor in de sloot belandt zal hij hierbij echter niet omkippen .

fysicusje in spe, ik hoop dat je hier iets aan hebt en krijg graag nog verder kommentaar hoor.

[Anne B.]

Dankjewel, ik denk dat he me nu duidelijk is