Utrzymywanie równowagi na motocyklu

Utrzymywanie równowagi.

Motocykl o dobrze dobranych parametrach kąta nachylenia widelca, długości „śladu” i profili opon ma tendencję do utrzymywania równowagi zarówno wtedy, kiedy jedzie prosto i ustawiony jest pionowo, jak i podczas przechyłu na zakręcie, tak przy dużych, jak i przy małych prędkościach. Zapamiętaj, że całe przednie zawieszenie jest tak skonstruowane, by automatycznie utrzymywać maszynę w linii prostej. Kiedy motocykl przechyla się w prawo, PS także przesuwa się w prawo, przez co przednie koło lekko skręca i na zasadzie przeciwskrętu na maszynę działają siły, które „chcą” przywrócić jej położenie pionowe. Kiedy motocykl wraca do pionu, wszystkie czynniki (grawitacja, położenie główki ramy i PS) wracają do równowagi. Oczywiście to bardzo chwiejna równowaga, toteż konstruktorzy motocykli często, chcąc osiągnąć dobrą sterowność, mają do czynienia z takimi problemami jak kołysanie motocykla przy większych szybkościach lub tendencja do samoczynnego skręcania przy wolnej jeździe.

Wężykiem, wężykiem.

Kiedy obserwujesz motocykl pędzący po prostym odcinku autostrady, mógłbyś przysiąc, że porusza się on dokładnie po linii prostej. Gdyby jednak przyjrzeć się bardzo dokładnie, okazałoby się, że w rzeczywistości maszyna cały czas przechyla się delikatnie z jednej strony na drugą, balansując trochę podobnie do wahadła zegara. Wyraźniej widać to przy mniejszych prędkościach, bo wtedy przednie koło wymaga większych ruchów kierownicą.
Gdybyś przejechał powoli przez kałużę białej farby, a potem cofnął się, żeby obejrzeć pozostawione na asfalcie ślady zobaczyłbyś, że przednie koło cały czas lekko skręca — raz w jedną, raz w drugą stronę. Innymi słowy przednie koło „wężykuje”, cały czas kontrolując równowagę motocykla czy to „automatycznie”, czy to na skutek minimalnych korekt kursu czynionych przez prowadzącego.

Równowaga żyroskopowa i bezwładnościowa.

Dwa czynniki wpływające na utrzymywanie równowagi przez jadący motocykl to siła bezwładności (inaczej siła rozpędu — zależna od masy motocykla oraz kierującego) i siły żyroskopowe generowane przez kręcące się koła. Najprostszym sposobem myślenia o sile bezwładności jest założenie, że rzeczy „chcą” robić to, co właśnie robią. Spróbuj kopnąć cegłę leżącą na ziemi. Przekonasz się, że „nie ma ochoty” ruszać się z miejsca. Rzuć tę samą cegłę, a zobaczysz, że „chce” być w ruchu, z tą samą szybkością i w tym samym kierunku. Oczywiście użycie słowa „chcieć” to tylko przenośnia. Najczęściej, jeśli nie używamy terminów naukowych, mówimy o „rozpędzie” (coś jedzie „siłą rozpędu”). Fizycy nazywają to właśnie bezwładnością, jeśli jednak chcielibyśmy dokładnie obliczać wszystkie działające siły i ich kierunki, musielibyśmy zacząć myśleć w kategoriach energii kinetycznej. Darujmy sobie dyskusje o terminach. Przyjmijmy, że wiemy, o co chodzi i nazywajmy to siłą rozpędu.

Motocykl, który raz zacznie jechać, „chce” toczyć się prosto przed siebie. Siła rozpędu przyczynia się do tego (bo utrudnia odchylanie się środka ciężkości od pionu), że opony muszą pokonywać opór, aby skręcić. Jeśli przednie koło zostaje skręcone, siła rozpędu działa w taki sposób, żeby wróciło do „normalnego”, wyprostowanego położenia.

W utrzymywaniu równowagi pomagają także kręcące się koła motocykla, choć w zupełnie inny sposób. Kręcące się koło wytwarza siłę żyroskopową, która przeciwdziała przesuwaniu się koła w poziomie lub odchyleniom od pionu. Wirujący żyroskop „chce” kręcić się stale pod tym samym kątem. Najprościej mówiąc — siła rozpędu sprawia, że motocykl jedzie prosto, a efekt żyroskopowy utrzymuje go w pionie i zapobiega przechyłom.

Ciekawym zjawiskiem związanym z efektem żyroskopowym jest tzw. precesja żyroskopowa. W uproszczeniu sprowadza się ona do tego, że jeśli wirujące w pionie koło (np. motocyklowe) pochylimy w lewo, to będzie ono „chciało” przechylić się w prawo. Mogłoby się wydawać, że właśnie to zjawisko jest odpowiedzialne za to, iż motocykl pochyla się w czasie skręcania. Założenie proste, jasne i… oczywiście absolutnie błędne. Po pierwsze, zjawisko precesji da się zaobserwować wyłącznie wtedy, gdy koło kręci się w powietrzu, bez kontaktu z podłożem. Po drugie, kiedy koło motocykla toczy się po podłożu do równania z przeciwnej strony należałoby dodać siłę przyczepności wytwarzaną przez oponę, a ta jest o wiele silniejsza niż siła precesji żyroskopowej. Po trzecie, przedni „żyroskop” połączony jest z tylnym — tak samo wirującym kołem poprzez sztywną ramę. Po czwarte wreszcie — wykazano, że dwukołowy pojazd doskonale utrzymuje się w równowadze także wtedy, kiedy przednie koło jest bardzo lekkie. Niezależnie więc od tego, jaka jest tego przyczyna, możesz być pewny, że przy przeciwskręcie motocykl zawsze się pochyli.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *