sciencetalk

Als je een bocht wil nemen, moet je je schuin leggen met je fiets zodat er een middelpuntzoekende kracht is.

Nu, als je je bocht te snel of te scherp neemt, kan je uit de bocht vliegen.

Maar hoe komt het dat je uit de bocht vliegt?

Omdat de wrijvingskracht tussen je banden en het wegdek, vanaf een bepaalde snelheid, niet meer de benodigde middelpuntzoekende kracht kunnen leveren.

Ga maar eens op een ijsbaan fietsen: daar is een veel kleinere wrijvingskracht en zal je al bij een heel kleine snelheid uit de bocht vliegen.

Maar wat bedoel je met uit de bocht vliegen? Is dat dan vallen of is dat gewoon dat je je bocht minder scherp neemt? Ik had ergens gelezen dat je als je een bocht naar recht neemt, en je vliegt uit de bocht, je naar links gaat. Maar dat vind ik maar raar.

"uit de bocht vliegen" is gewoon een volksmondterm voo te weinig middelpuntzoekende kracht om je in de bocht te houden. Er is niet genoeg wrijvingskracht om je de bocht om te duwen. Een auto staat op vier wielen en zal meestal (en hopelijk) alleen zijdelings gaan glijden.

Je fiets echter, als daarvan de wielen zijdelings gaan glijden heeft dat meestal tot gevolg dat je omvalt.

Maar wat bedoel je met uit de bocht vliegen?

Ik dacht hetzelfde als iedereen (zie Jan), dus gewoon omvallen, 'je wiel glijdt onder je weg'. Dan is mijn vraag aan jou: wat bedoel jij met uit de bocht vliegen:

Nu, als je je bocht te snel of te scherp neemt, kan je uit de bocht vliegen.

Maar hoe komt het dat je uit de bocht vliegt?

Ik dacht ook omvallen. Maar ik had ergens een verwarrende uitleg gelezen. Daarom vroeg ik het voor de zekerheid.

Oké, dan zijn we het eens (denk ik).

Ik heb nu al een nieuwe vraag.

Een auto kan dus ook een bocht nemen. Maar ik zie niet echt direct hoe er een middelpuntzoekende kracht kan inwerken op die auto.

Als je bij een fiets schuin gaat rijden, dan oefen je een schuin neerwaartse kracht op de bodem uit. De bodem duwt met schuin bovenwaartse kracht terug (3de wet Newton). Het deeltje van die kracht gericht naar middelpunt van bocht is dan de middelpunt zoekende kracht. Hierdoor neem je je bocht.

Maar een auto gaat toch niet "scheef" rijden als hij een bocht nemen? Hoe neemt een auto zijn bocht?

Mijn redering: de auto zet zijn voorste wielen schuin. Hierdoor gaat hij ook kracht uitoefenen op bodem dat verschilt van zijn bewegingrichting. Hierdoor gaat de "achterkant" van de auto over het wegdek schuiven.

Klopt deze redering? (in mijn redering is er niet echt sprake van middelpuntzoekende kracht)

In geen van beide gevallen klopt je redenering voorzover ik volg wat je bedoelt. In beide gevallen werkt de wrijvingskracht als middelpuntzoekende kracht, en in beide gevallen doet ze dat gewoon langs het wegdek.

"scheef" rijden doet nergens terzake. Op een fiets doe je dat alleen omdat anders wel je fiets, maar zijn berijder niet de bocht zal nemen. De fiets moet de berijder om de bocht duwen, en dat lukt niet als de fiets rechtop staat, want dan kan de fiets geen krachtcomponent in de richting van het middelpunt van de bocht uitoefenen op die berijder.

Hoe kan je ervoor zorgen, als je een bocht naar bv. rechs neemt, je een wrijvingskracht naar rechts hebt, zodat je ook een middelpuntzoekende kracht hebt naar rechts?

Wij hebben in de les gezien " Als je een bocht neemt met een fiets, moet je je schuin leggen in de bocht zodat het wiel van de fiets schuin neerwaarts op de bodem duwt. Het bodem duwt schuin opwaarts terug. De bodem kracht bestaat uit een normaal kracht en een horizontale wrijvingskracht."

Is deze uitleg dan verkeerd?

niet verkeerd, maar blijkbaar niet duidelijk voor jou.
De linkse fietser gaat linksaf maar rijdt rechtop. Zijn zwaartekracht wijst naar beneden. De wrijvingskracht tussen band en ondergrond wijst naar links (want daar moet alles heen). De fiets wordt bij wijze van spreken onder de fietser vandaan getrokken. Fietser gaat rechtdoor, want er is niks dat hém de bocht om trekt. Fiets naar links, fietser rechtdoor, de fietser merkt dat zijn fiets naar links onder hem vandaan wordt getrokken, per saldo valt de fietser om naar rechts.

de rechtse fietser gaat ook linksaf. Maar die hangt schuin. Zijn zwaartekracht kun je ontbinden in een kracht naar het midden van de bocht, en een kracht langs zijn fiets naar de grond.

Op de fietser werkt een kracht naar links, op de fiets werkt een kracht naar links. Fietser gaat mét fiets samen linksaf. Hoera.

NB: de krachtenschema's hierboven zijn natuurlijk lang niet compleet. Maar het gaat even om het principe.

In de eerste situatie ontstaat de wrijvingskracht doordat je je voorste wiel draait ?

Ja, want die fiets wil (traagheidswetten) gewoon rechtdoor.

Dat snap ik. Maar...

Is er dan een resulterende kracht als je met constante snelheid de bocht om rijdt?

> Ik denk van niet omdat de centripetale kracht (veroorzaakt door de wrijvingskrachten) gecompenseerd wordt door de motorkracht. M.a.w. de resulterende kracht is 0 en de snelheid blijft constant.

Welke krachten zijn van toepassing op dit probleem?

- zwaartekracht en normaalkracht (heffen elkaar op)

- wrijving en motor (heffen elkaar op want a=0)

- middelpuntzoekende en ... Dit is toch een schijnkracht?

Ik zit dus in de knoop omdat ik niet begrijp hoe alle krachten elkaar opheffen. Heb ik er nog overgeslagen?

Alvast bedankt!

Is er dan een resulterende kracht als je met constante snelheid de bocht om rijdt?

ja

> Ik denk van niet omdat de centripetale kracht (veroorzaakt door de wrijvingskrachten) gecompenseerd wordt door de motorkracht.

Die wrijvingskrachten staan loodrecht op de bewegingsrichting en kosten theoretisch althans geen motorkracht. In de praktijk gaat daarmee zoals altijd wel iets mis, maar dat mag geen naam hebben.

Snelheid is namelijk een vectorgrootheid (heeft niet alleen een grootte maar ook een richting), en zo is in een bocht je snelheid continu aan het veranderen. Daarvoor is een versnelling nodig, en voor versnelling is een kracht nodig. IN de richting van de kracht wordt echter geen weg afgelegd (de afstand tot het middelpunt verandert niet), en dus wordt er geen arbeid verricht door die middelpuntzoekende kracht, en dus kost dat geen energie.

Middelpuntzoekende kracht is echter geen schijnkracht. Het is alleen geen op zichzelf staande kracht. Bij een auto in een bocht is het de wrijvingskracht die als middelpuntzoekend werkt, als je een steen aan een touw rond je slingert is het de spankracht in het touw, bij een maan rond een planeet is het de zwaartekracht.