Ende, shkenca nuk është në gjendje të japë një përgjigje përfundimtare. Por po afrohet…
Të ngasësh një biçikletë. Është njësoj si të ngasësh një biçikletë, apo jo? Epo, jo nëse jeni profesor i Universitetit Cornell Andy Ruina.
Ai, së bashku me bashkëautorët Jim Papadopoulos, Arend Schwab, Jodi Kooijman dhe Jaap Meijaard, ka shkruar një punim të titulluar Një biçikletë mund të jetë vetë-stabile pa efekte xhiroskopike ose kastorike që sugjeron se kushtet e përmendura më parë për stabilitet nuk shpjegojnë mjaftueshëm - dhe nuk janë as të nevojshme për - fenomenin e biçikletës vetë-qëndrueshme.
'Është një gjë e jashtëzakonshme që njerëzit mund të qëndrojnë fare me biçikletë. Por një nga gjërat më të mahnitshme për biçikletat është se ato mund të ekuilibrojnë veten, thotë Ruina.
Duke dhënë shembullin e skenës së famshme në filmin e Zhak Tatit të vitit 1949, Jour de Fête, ku postieri François ndjek kalin e tij të arratisur ndërsa ecën pa kalorës në një rrugë fshati, Ruina dhe kolegët e tij shkencëtarë nisen të eksplorojnë mençurinë konvencionale që dy kushte të nevojshme që një biçikletë të qëndrojë në këmbë ishin ose çift rrotullimi xhiroskopik i rrotullimit të rrotave ose gjurmët e kastorit të rrotës së përparme.
"Mund ta mbani biçikletën drejt vetëm kur është në lëvizje," thotë Ruina. “Ajo që dihet është se drejtimi të jep ekuilibër. Këtë mund ta tregojmë nëse e mbyllim timonin në një biçikletë pa kalorës, e shtyjmë përpara dhe e lëmë të shkojë. Biçikleta do të bjerë shpejt në të njëjtën mënyrë si bie kur është e palëvizshme.'.
Ruina e krahason efektin me balancimin e një fshesë në dorë. Ndërsa fshesa vertikale fillon të anohet majtas, balancuesi e lëviz dorën edhe majtas, duke e kthyer pjesën e poshtme të fshesës poshtë majës së saj që bie, duke rifituar kështu ekuilibrin. Por duke e nxjerrë kalorësin nga ekuacioni, pse ndodh kjo me një biçikletë?
‘Njerëzit mendojnë natyrshëm se nëse diçka rrotullohet shpejt, ajo bëhet e ngurtë për shkak të efektit xhiroskopik, kështu që kur e ktheni, ajo dëshiron të kthehet nga ana tjetër. Ky është një shpjegim i zakonshëm. Tjetra është se një biçikletë sillet si një kastër në një karrocë pazari.
Pika e kontaktit
Njerëzit supozojnë se pika aktuale e kontaktit me tokën e rrotës së përparme është përballë boshtit të drejtimit për shkak të këndit të kokës dhe pirunit. Por në fakt rrota kontakton dyshemenë pikërisht pas këtij aksi.'
Rezultati është se, si një rrotë që mund të lëvizë 360° rreth një boshti vertikal (imagjinoni që kufjet tuaja janë kushineta e kastorit dhe qendra juaj është boshti i saj), rrota juaj e përparme 'ndjek' timonin tuaj. Pra, si një karrocë pazari, shtyni biçikletën tuaj përpara dhe rrota e përparme domosdoshmërisht futet brenda dhe shkon pas drejtimit të udhëtimit.
Megjithatë, llogaritjet e studiuesve treguan se as efekti xhiroskopik dhe as efekti kastor nuk është në të vërtetë përgjegjës për prirjen e biçikletës për të drejtuar dhe vetë-stabilizuar.
Për ta vërtetuar këtë, Ruina dhe ekipi i tij ndërtuan atë që ata e quajnë "Two Mass Skate" (TMS). Duket si një skuter i palosshëm, TMS ka të njëjtat veti si një biçikletë – dy rrota dhe një pjesë e masës përpara dhe pasme të lidhur me një menteshë (dmth kufjet) – por është bërë në atë mënyrë që të mos jetë i prirur ndaj efekteve xhiroskopike ose kastorit.
Për ta arritur këtë, dy rrota të vogla kontaktojnë tokën, secila me një rrotë prekëse dhe si rrjedhim kundër rrotullimit me masë të barabartë sipër, e cila anulon çdo efekt xhiroskopik me lëvizje të kundërta (rrotat e TMS funksionojnë më shumë si patina). Dhe pika e kontaktit të rrotës së përparme shtrihet përpara boshtit të drejtimit, jo mbrapa si me kastori.
Kur shtyhet dhe lëshohet, kjo 'biçikletë' pa kaforë dhe pa shtigje qëndron në këmbë, madje korrigjohet kur trokit nga ana.
Kjo pra dëshmon se diçka tjetër, përveç efekteve xhiroskopike ose kastorit, duhet të jetë përgjegjëse për tendencën e biçikletës për t'u vetë-stabilizuar duke drejtuar poshtë vetes. Për të shpjeguar këtë, studiuesit parashtrojnë se shpërndarja e masës, veçanërisht në asamblenë e drejtimit, është thelbësore.
Duke rikthyer te shembulli i fshesës, Ruina sugjeron: TMS ka një masë që është përpara boshtit të drejtimit, si dhe një masë në kornizë. Kur pjesa e përparme e biçikletës bie, ajo bie më shpejt, njësoj sikur të balancosh një laps në dorë, do të bjerë më shpejt se një fshesë.
Pra, masa e përparme bie më shpejt se masa e pasme, por ato janë të lidhura me njëra-tjetrën nga boshti i drejtimit. Kështu, në një përpjekje për të rënë më shpejt, pjesa e përparme shkakton drejtimin dhe e kthen biçikletën nën vete.'
Ruina thekson se kjo ende nuk e zgjidh çështjen e stabilitetit të një biçiklete, jo më pak sa i përket një biçiklete pa kalorës. Por ajo që bën është të ngrejë pyetje të reja rreth mënyrës se si qëndrojmë drejt në një biçikletë, gjë që një ditë mund të rezultojë në ndryshime thelbësore të dizajnit.
Siç thonë studiuesit: "Këto rezultate lënë të kuptohet se procesi evolucionar që ka çuar në modele të zakonshme të tanishme të biçikletave mund të mos ketë eksploruar ende rajone potencialisht të dobishme në hapësirën e projektimit." Pra, atje.
