perche' la bici sta in equilibrio? scomodiamo pure il feynman..

[Stefano865]

Una bici è di per sè un sistema in equilibrio instabile, per intenderci un equilibrio stabile è quando appendiamo un quadro ad un chiodo posto in alto (il classico modo di appendere i quadri): si dice stabile in quanto se spostiamo lateralmente il quadro, questo tende a tornare nella posizione iniziale di equilibrio; se invece appoggiamo il quadro in equilibrio sopra il chiodo, una minima forza farà cadere il quadro, e questo è un caso di equilibrio instabile come appunto accade per la bicicletta. 
Su oggetti in movimento agisce la forza di inerzia che tende a mantenere l'oggetto nella condizione in cui si trova (se l'oggetto va dritto tenderà a mantenere direzione e verso del suo moto e bisogna applicare una certa forza per inclinarlo che è proporzionale a massa e accelerazione), e su oggetti in rotazione agisce l'effetto giroscopico, anche questo proporzionale a massa e accelerazione.
Premesso ciò, una bici ha come dice @BobsHaero una massa molto inferiore a quella del ciclista, quindi inerzia e effetto giroscopico sono molto meno "importanti" che su una moto che ha una massa superiore a quella del motociclista. 
Su una bici è quindi predominante la capacità del ciclista di essere in grado di gestire tutte quelle piccole forze che "vorrebbero" farci cadere attraverso microcorrezioni dello sterzo. Una moto invece va da sola se lanciata in velocità, anzi bisogna applicare una certa forza per "buttarla" in piega e poi rialzarla.

[BobsHaero]

perchè un oggetto in rotazione possiede un momento angolare che, se la rotazione avviene intorno ad un asse principale di inerzia, è un vettore che ha la stessa direzione dell'asse di rotazione, ed ha un modulo uguale al prodotto del momento di inerzia per la velocità angolare (infatti più vai veloce più cresce la vel angolare, più sei stabile in sella).in una bicicletta ogni ruota possiede un momento angolare con direzione coincidente con l'asse del mozzo della ruota. se la bici percorre una curva, i mozzi delle ruote e quindi i due momenti angolari, devono cambiare continuamente direzione, anche il momento angolare risultante delle due ruote cambia continuamente direzione; per ottenere ciò occorre applicare delle forze che generino un momento meccanico uguale alla derivata temporale del momento angolare. questo può essere ottenuto in due modi: o ruotando il manubrio (in questo caso le forze applicate dalle braccia generano il momento meccanico necessario) o inclinando la bicicletta ( in questo caso il peso complessivo della bici e del ciclista che è applicato nel baricentro genera il momento meccanico necessario). per concludere, se la bici è in movimento e le ruote girano si genera un momento angolare che bilancia la forza di gravità e conferisce stabilità a bici e ciclista, maggiore è la velocità alla quale girano le ruote, maggiore sarà il momento angolare generato e maggiore la stabilità del ciclista in sella

tutto giusto, o as near as it makes no difference.

Lo studio citato in apertura(che non ho avuto ne tempo ne sbatti di leggere e studiare decentemente, quindi mi fido dell'abstract e delle conclusioni) sembrerebbe però decretare che questi effetti sono troppo poco importanti per determinare la stabilità della bici.

Poi "la bici quindi rimane un mistero" è una fabella per far bagnare le bimbe grandi, ma chissene.

Quello che dici è corretto(ho dato giusto quel paio di volte meccanica razionale anche io=P)ma manca tutta la parte di indagine quantitativa del problema.

Portato all'estremo sarebbe come analizzare il fatto che l'impatto di un moscerino in autostrada sia un urto e quindi analizzare come le quantità di moto e energie variano. ai fini pratici, un moscerino varia una beneamata su un suv lanciato al 130.

I momenti angolari sono funzione di velocità e massa della ruota, oltre che del suo raggio(che definirei costante o quasi), la massa è piccola e la velocità angolare anche al 50 kmh, secondo quello studio, non è poi così elevata da generare un momento angolare significativo(nelle sue variazioni temporali come puntualizzavi tu)tale da generare una stabilità del sistema bici+ciclista.

Per quanto quindi la tua analisi sia corretta, ai termini pratici, secondo lo studio che ha generato la discussione, vale come il due di picche se la briscola è quadri.

Se rileggi il mio intervento, che ho volutamente tradotto in termini potabili anche per chi è estraneo ai concetti meccanici piu raffinati, capisci il mio punto.

Effettivamente,nel tuo studio consideri solo la bici, mentre non consideri la parte del ciclista, che impone una variazione continua del baricentro e di li della risultante delle forze attive.

anche perchè molte delle forze attive interne al sistema, che se non parliamo di corpi rigidi ideali in sistemi olonomi dobbiamo considerare, sono imputabili ai muscoli del ciclista. E anche in una trattazione ideale in corpi rigidi, comunque il ciclista varia la sua posizione (e la forza con cui può in ogni momento caricare o scaricare i due mozzi, e di li i due punti di appoggio al terreno) e quindi le reazioni vincolari del terreno stesso, che sono sia scomponibili in verticale e orizzontale, ma anche come momento attorno all'asse verticale(brutta bestia l'attrito).

Sempre cercando di astrarre il piu possibile da una trattazione tecnica per maggior uso e consumo dell'utente medio, che è gay passivo e con la ficxsie, quindi almeno mezzo hipster, ergo designer igniorante. <3

TRADOTTO: meno seghe mentali, è il ciclista che si sbatte per tenere in piedi la bici, tutto il resto è noia.

[BobsHaero]

E' molto piu semplice..la bici sta in equilibrio perche' ha uno sterzo.

Immaginate di andar su dei binari..cadreste, xk non potete fare quelle piccole correzioni che permettono di dividere esattamente il peso e conservare il baricentro

ni. il ciclista può controllare meglio la bici perchè ha uno sterzo, e quindi aumenta la superficie dove la proiezione del baricentro è in equilibrio: senza sterzo sarebbe una linea che va da una ruota all'altra, con lo sterzo (e la piega) diventa un triangolo o giu di li, a occhio.

un equilibrista sta in equilibrio su una fune, la quale non ha sterzo. perchè col suo corpo bilancia le forze con un sistema di feedback negativo asintoticamente stabile(almeno finche non si distrae o non si ubriaca). certo ci vogliono piu skills di tener su una bici.

[indio]

 

E' molto piu semplice..la bici sta in equilibrio perche' ha uno sterzo.

Immaginate di andar su dei binari..cadreste, xk non potete fare quelle piccole correzioni che permettono di dividere esattamente il peso e conservare il baricentro

ni. il ciclista può controllare meglio la bici perchè ha uno sterzo, e quindi aumenta la superficie dove la proiezione del baricentro è in equilibrio: senza sterzo sarebbe una linea che va da una ruota all'altra, con lo sterzo (e la piega) diventa un triangolo o giu di li, a occhio.

un equilibrista sta in equilibrio su una fune, la quale non ha sterzo. perchè col suo corpo bilancia le forze con un sistema di feedback negativo asintoticamente stabile(almeno finche non si distrae o non si ubriaca). certo ci vogliono piu skills di tener su una bici.

 

 

non sono un esperto, ma grazie,

la sapevo anch'io piu o meno così, ma non sapevo spiegarla:D

[Bonefiss@]

NERDS!

[Frenkidog]

se ci pensate... provate a immaginare di togliere il ciclista dalla bici e trainare la bici in velocità. non starà mai su da sola, quindi se ho capito bene l'articolo in apertura, è facile capire empiricamente che è nel giusto... dico bene o ho capito una cippa?

[il_ponz]

il fenomeno affrontato dallo studio comunque non e' quando il ciclista e' sopra la bicicletta, su quello siamo tutti d'accordo che e' lui a tenerla su.. si parla esplicitamente di una bicicletta senza ciclista sopra, sollecitata lateralmente che riprende ( oddio se la sollecitazione non e' troppo forte ) da sola l'equilibrio

 

luc at de vidio

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non me lo embedda direttamente

[Jombe]

Ri-uppo perchè ho trovato questo video che qualcosa credo possa spiegare...Comunque sia, ricordo che una volta feci scendere la bici da sola per una discesa...ed incredibilmente (ma non troppo) fece tutta la discesa senza problemi. La traiettoria non era dritta...la bici correggeva da sola la traiettoria per mantenere l'equilibrio, andando un po a destra e un po a sinistra...ma fece tutta la discesa! Idem, se provate a pedalare in linea retta, esempio prendendo come riferimento le linee della segnaletica, vedrete che la traiettoria non è mai perfettamente dritta.

 

Riporto anche quanto trovato su un libro : "L'arte di stare in equilibrio su una bici corrisponde a fare piccoli movimenti (dello sterzo) di sostegno necessari a neutralizzare ogni caduta non appena inizia, accellerando la base in senso orizzontale nella direzione in cui la bicicletta si sta inclinando quanto basta perchè la reazione all'accellerazione (la tendenza del baricentro a rimanere in dietro) vinca l'effetto inclinante dello squilibrio."

 

quindi

 

"La chiave per tenere in equilibrio una bicicletta è imparare a girare il manubrio dal lato in cui la bici si sta inclinando, riportando così il baricentro sopra la base di sostegno e riacquistando stabilità; una stabilità solo temporanea, è ovvio, dato che la bicicletta segue una traiettoria più o meno curva, con leggere ma continue deviazioni da un lato e dall'altro."