Mám pocit, že je to jedna z těch mála odpovědí, na které se cítím super kvalifikovaný, protože jsem to studoval asi čtyři roky na vysoké škole (jo!).
Existuje několik věcí, které udržují kolo ve vzpřímené poloze při pohybu vpřed (více o tom později).
Největší věcí, která udržuje kolo ve vzpřímené poloze, je zahrnutí úhlu čela (na obrázku označeno jako lamba_s). Posun tohoto úhlu od nuly (svisle) vytvoří okamžik kolem předního rámu a umožní rotaci předního rámu (a předního kola). Když se kolo nakloní do jednoho směru, přední rám se bude otáčet ve stejném směru, protože přední kolo se pohybuje vpřed, bude se chtít pohybovat ve směru, kterým směřuje přední rám (ne celé kolo). Přední rám směřuje ve směru naklonění kola, takže se kolo přirozeně bude pohybovat ve směru naklonění kola. To způsobí samo-stabilizační efekt, který většina lidí pozoruje při jízdě na kole.
To není konec příběhu.
CG umístění to také ovlivňuje. Pokud je těžiště umístěno příliš daleko dopředu, kolo se stává nestabilnějším (méně snadno se s ním jezdí) a pokud se pohybuje příliš daleko dozadu, stává se také nestabilním (mají tendenci se více otáčet a také se objevují další věci).
Clay Nicolsen zmínil, že rotující kola mají gyroskopický efekt. To je pravda, ale účinek není tak velký a kolo bez něj může zůstat ve vzpřímené poloze (ne tak dlouho). Existují však některé vynálezy, které zvyšují hybnost kol jízdních kol, aby se z toho stal faktor přispívající ke stabilitě, což jsem považoval za docela skvělé (Udělali to tak, že spolu s kolem se točil motor a těžký setrvačník). Totéž platí pro jezdce (sorta). Vidíte, že mnoho trikových jezdců BMX umisťuje svá těla různými způsoby, aby mohli provádět triky. Je to proto, že pomáhá se stabilitou tím, že mění polohu CG kola. Obecně lze říci, že tento efekt je malý, ale když jste stejně na hranici stability, pomáhá každá maličkost.
Nejzajímavější však je. Samotná vaše otázka je trochu chybná. K samostabilizačnímu efektu jízdního kola dochází POUZE, když se jízdní kolo pohybuje VPRAVO (tj. Na obrázku vpravo). Při pohybu vzad má kolo sebedestabilizační účinek a bez úprav je klasifikováno jako fyzicky nestabilní systém (což znamená, že je nemožné jezdit pod jakoukoli kontrolou, dokonce i naše nejpokročilejší výpočetní kontrola, po určité rychlosti, přibližně 7 m / s v závislosti na kolo, pokud paměť funguje správně). Důvodem je kombinace úhlu čela a umístění CG. V zásadě je v tomto případě CG umístěn dopředu (příliš blízko volně se otáčejícího předního rámu) a destabilizuje kolo. Někteří lidé vyrobili kola, která se mohou pohybovat dozadu, a obvykle, jak to dělají, připojí dlouhou tyč k zádům, aby posunuli CG.
Také bych rád dodal, protože jsem to uvedl, kola mají to, co je známé jako dvě kritické rychlosti, jedna vpřed a jedna vzad. Jakmile kolo dosáhne kritické rychlosti vpřed, kolo se nepřeklopí (i když je tlačeno z boku). Při této rychlosti je však systém jen okrajově stabilní a vyžaduje od jezdce určité úsilí. To je důvod, proč děti, které se učí jezdit na kole, padají. Jít pomalu, protože si myslí, že padnou, ale když jdou pomalu, je pravděpodobnější, že padnou, protože systém je méně stabilní.
Jak již zmínil Christian Santangelo, Andy Ruina a Jim Papadopoulos o tom ve společnosti Cornell provedli velký výzkum a jsou některými z předních odborníků na dynamiku jízdních kol. Napsal spoustu článků, z nichž většina těchto informací pochází.