どうして自転車は倒れない？？

なんで自転車は倒れないの？
気になって眠れないです。
物理板の有志の方々、よろしくお願いします

他に悩みはないの?

倒れないのはバランスしてるから。
バランスが崩れると倒れる。

コマが倒れないのと同じ部分もある。
コマ→回転している間に回転軸を一定方向に保とうとするために回れる。
車輪→回転しているので車軸の方向が水平方向になるように保とうとする。

競輪の選手の練習で下にローラーが付いていて、前には進まないが車輪を
空回りさせることにより、車軸の方向が安定して倒れない。

前にあった同種スレでは、
「自転車の前輪の軌跡が弧を描くことによって
遠心力が自転車の倒れる方向と逆に発生するから」
だったような。
だからハンドル動かないように固定すれば
バランスとりつづけられる競輪選手でもない限り
倒れるんでないの？

車輪の小さいほうが安定するってきいたことがあるけど、
角速度も関係してるんじゃない？４さんのと５さんを
合わせた感じになるのかな。

一輪車とかは車輪でかいほうが安定してた

場における揺れが止まっている時と
動いている時とでは揺れの密度が
動いている時のほうが小さいので
バランスがとりやすい

手放し運転してみりゃわかるけど、倒れようとする方向に車輪が向いて進むから。
じゃないの？

後ろを向いてごらん…

人間が二本足で倒れずに歩けるのと似た理由だよ。
倒れそうになると、倒れるよりも前に反対の
方向に傾ける力を加えるようにハンドルを微妙に
ジグザグにきっている。あとは人間が重心を動かして
いる。　振動の周期は寸法が長いほど長いから、
時定数が大きくなるので、制御しやすい。

でも、自転車を最初に乗ろうとした奴は凄いと思う。
普通、こんなものに乗れるとは思わないよな。車輪が２つしか無いなんて。

だれが考えたんだ？天才だな。

　　　　　　　　　　/
　　　　　　　　　/←フロントホーク
　　　　　　　　/
　　　　　　 ／←この”曲げ”が重要
　　　　　◎←ハブ（前輪の中心）

フロントホークの回転中心軸よりハブを前に置くことで
ハンドルを常に中心に戻そうとする力が生じ（以下略）

なんで誰も「ジャイロ効果」って言わないの？

ジャイ子効果

>>14
ばか。

>>14
>>4が書いてるよ。
さっそく攻撃せれ。

倒れないように練習したから。

ジャイロ＋(>>１３)でそ。

坂道でおぼんを転がしてみな。
壁にぶつからない限り倒れない。
自転車の場合は、後輪の側面の延長上に、フレームがついている。
そして前に前輪が付いている訳だが、後輪も前輪も、個々がバランスを保とうとするが、フレームによって前輪と後輪の動きが干渉されてしまうので、自転車そのものだけでは走る事は不可能。
それに人間が乗る事で、バランスをとってるんだけど、説明が面倒だからやめとく。

>>20すまん、俺は坂道でおでんをこぼした。

まあ、ジャイロ効果はこの場合意味無しだね。
車輪の大小に関係無いからね。

それより>>9の言葉と>>13の図で正解じゃないの？

簡単。
「自転車がこけない原理」によって自転車はこけない。
ちなみに、「自転車がこけない原理」は実験で実証されている
ので、間違いはない。
ただし、いろいろと条件がつく。
例えば、自転車に乗れる人が運転する。などなど。

答えは簡単！
重心が転倒個所へ移らないからこけなんですよ！

で、自転車の一番大事な機能は前輪の軸受けを前方に傾けてるってとこかな？
これによって、重心が横に傾き出した場合でも軸受けに付けた角度によって自然に前輪が
重心を中央へ来るように設計されてます。

キャスター角は確かに直進性を高めるが「倒れない」ことと関係あるのか？
>>20 のお盆が倒れないことはどう説明する？
それに、もっとも初期の自転車のフロントフォークは直立してたはずだ

倒れそうになる方向へ、ハンドルをきることで自転車を逆方向に倒す力が働く。
ハンドルを切ったときの遠心力が源だ。ハンドルを切ると円を描くからな。
そうすると、その力で、自転車はおきあがるんだよ。
これが倒れない主な原因だな。もうちょっというと、ハンドルが切れない自転車は
すぐに倒れるってことだ。
キャスター角ってのは、傾いた方にハンドルが勝手に切れるようにするための
単なる工夫だ。別にキャスタ角と倒れないことと直接関係ないぜ。
ついてなくったって、俺様の自慢のドラテクなら、自転車倒さないで運転でき
るしな。チャリドリキン野郎だからな。ふふ。

ちなみに、ジャイロ効果がチャリに及ぼす影響は２つあるが根本要因じゃない。

１．高速での直進安定性。これは、直感的でわかりやすいわな。しかし、これは、
　倒れにくくするだけで、倒れようとするものを逆に起こす力はまったく生まないぜ。
　誤解スンナよ。つまり、ジャイロ効果だけじゃ、１度倒れ出したら、どんなに
　高速で走ってても止まらん。
２．傾いた方向へハンドルを切る力を生む。キャスター角と同じ効果だな。
　これも、別にジャイロ効果そのものが倒れない力を生むのではなく、
　前述のようにハンドルを切ることに力を貸してるだけだぜ。

ちなみに、１輪は別やで。

ハンドル固定しておいても曲がれないだけで倒れないはずだが。

いや、こける。ずいぶん前、テレビで実際に実験していた。それは。
あと、遠心力っていうのも怪しい。
例えば、くるくる回るローラーの上なんかでも自転車は
車輪が動いてるだけで、実際地面との相対速度は０でもこけない
っていう実験結果もある。＞＞２７

28>>
怪しくねーってばよ！
すぐに突っ込みはいると思うが、、、
くるくるローラの上を走る時も、地面の上を走るときは、慣性系が違う
だけの話やで。よって、「地面と自転車」の間の物理法則は、
「くるくると自転車」の間にもそのままあてはまんだよ。

こんな思考実験してみそ。
調子よく、くるくるローラで走ってる時に、いきなりくるくるローラ
止めてみ？チャリ急ブレーキかけたって、前に吹っ飛ぶわな？
この系で慣性力が働いてんるんだよ。つまり、ハンドル切れば、
遠心力も働くんだよ。

わかったかい、ｺﾝﾁｸｼｮｰ

>>29
変な質問するが、めっちゃ高回転でまわってる皿があるとする。
その上で反対まわりのこまをまわす。うまい具合に、地面との
相対回転速度が０になるようにしたとする。

この時、こまはこけないでいられるだろうか？

>>27
ハンドル固定してこけないようにする方法はある！おっしゃる通りだ。
しかし議論の焦点じゃないので割愛したが。。。書いとく。

なぜこけるかを考えればわかる。
ケツ移動したりして、重心移動して、バランスとればこけない。
重心移動で、こける向きと反対の方に力を生むわけだ。
これがハンドルを固定したときに、コケずに、運転する方法だ。

ｺﾝﾁｸｼｮｰ

物理板でハンドル固定する人間はたいてい墓穴を掘るような
イタイ発言を連発して見事にこけまくってるが。

30>>

また、変な質問しやがってこのやろう！
しかし、答えたげるよ。

こたえ：こけます。

予想を裏切ったかな。でも、しょうがない。こけるもんは
こける。ジャイロマニアにはショックだろうな。。。
おれがジャイロマニアならショックだ。
なぜか？
簡潔にいうと、
ジャイロ効果てのは、物体自身の回転運動で生み出される力だからだ。
2つの物体の間ではたらく力じゃないんだよ。

さらを回転させているが、さらの回転とコマの回転には関連がない。
コマとさらの間は摩擦が小さいほどよくコマが回るだろ？つまり、
理想的には、皿とコマの接点でお互いが及ぼし合う回転方向の力は
０だ。
垂直方向には、コマの重力分の作用・反作用があるが、直感的に
これは関係ないと理解してくれ。たのむから。
これに対して、チャリとクルクルってのは、もろに相対的に力
を及ぼし合ってるんだよ。わかるかな？
説明がちょと悪いか？
心で感じてくれ。

つたない説明ですまんの。
晩めしくってくる。

かなり昔の話だが、プラモのバイク改造して電動バイクにして遊んでたんだけど
壁に激突して前輪周りが壊れちゃった時、ハンドルを接着剤で固定して走らせたら
一直線に走っていったぞ。

結局また壁に激突して廃車になったけど．．．．．．

>>32
ﾜﾗﾀ
ｳｹﾀ
ｺｹﾀ

自転車が右に傾いたときに、上に載っている人間が右膝を曲げたり
頭とか上体を無意識に体を左に傾けることで、自転車を左に傾けよう
とする力を加えているのだ。

>>32はすごいっ！
弟子になってくださいっ！

まあ、乗ってる人間がバランスとってるからだね。

遠心力とか、ジャイロ効果とか言ってる奴は、自転車乗る練習しないで乗れたんだろうな。

うらやましい。

補助輪をつけて乗りなさい

>>38
そんなばかげたこと、
みんなわかってるだろうという前提で話を進めてるのさ

>>40
ええっ！

最近、勝手に起き上がる2輪のラジコンがあるが、あれはどうなってんの？
ジャンプしてもバランス保ってるぞ。

>>41
おいおい、今更驚くなって！！（汗"
まあ、あの狭い重心稼動域でもこけないのは車輪が丸いのと前輪の軸を傾ける
ことにより重心がずれた場合に自然にズレを補正しようとする力が前輪に働き
ハンドルが補正方向に向くからなんだよ。
まあ、所詮は「こけ難い」であって「こけない」ではないから宜しく！！

もうそろそろ終われ終われ！！！

ちなみに、バイクでは曲がるとき曲がる方向と逆方向にステアを切ると楽に曲がれるのは、キャスターによる補正効果のため。
しかし、逆ステアにした後さらに自分でも曲がる方向にステアを切ればもっと曲がれるが、みんなあまりしない。GPレーサーくらいだ。

>>43
俺のネタだって。
>>44
そういえば原付でカーブするとき、
例えば右折のときに左腕より右腕の方が力入るんですよね。
ハンドルでいえば左に切る方向。
バイクは曲がる方向への重心移動で曲がっていますが、
この腕の力の向きが逆なので納得行かなかったんです。

一度カーブでこけたことがあるんですよね。
だから自分はそのトラウマで逆腕に力が入ってるんだと解釈していたのですが。
みなさんどうなんですか？
>>44と関連性はあるのでしょうか。

　　

>>42
おきあがりこぼしと同じ理屈じゃないか？あれって。

>>29
>こんな思考実験してみそ。
>調子よく、くるくるローラで走ってる時に、いきなりくるくるローラ
>止めてみ？チャリ急ブレーキかけたって、前に吹っ飛ぶわな？

吹っ飛ばない。

>>43

そうだね。実際には自転車で曲がる時には、ハンドルを人間が曲げると
いうよりも「全体が傾いた結果、それを補うようにハンドルも曲がる」
んだよね。特に、重心の低いロードなどではかなり大きく車体ー胴体を
傾けながら旋回していく。人間の操縦は体重移動や車体ー胴体の傾きの
制御が主で、曲がるためにハンドルを曲げるような操縦をすればあっと
いう間に転倒する（または制御できない回転で操縦不能に陥る）はず。

自転車で転倒する最も簡単な方法は「体重移動などをしないでハンドル
の向きだけを変える」ことだな。

おーなつかしはずかし昔のスレがあがってきた

( ﾟДﾟ)＜ばかやろう

科博の新館
たんけん広場に逝って、
ジャイロホイールまわしてもらいな。
身を以て体験できるから。

神戸市立青少年科学館にもあった