Contraviraje de una moto

Estás confundiendo todas las fuerzas etiquetadas$\frac{mv^2}{r}$en el diagrama como fuerzas centrípetas. Una fuerza etiquetada$\frac{mv^2}{r}$puede ser una de tres cosas: 1. Fuerza centrípeta 2. Fuerza centrífuga 3. Una fuerza de equilibrio diferente que se calcula que es igual a$\frac{mv^2}{r}$(Esto no es exactamente diferente de los otros dos)

Fuerzas centrífugas

Hace poco expliqué el concepto de una pseudofuerza aquí . Consulte la última parte de la respuesta (etiquetada como "pseudofuerzas") si no sabe cuáles son antes de leer la siguiente parte.

La fuerza centrífuga es básicamente la pseudofuerza que actúa en un marco giratorio . Básicamente, un marco que experimenta UCM tiene una aceleración$\frac{mv^2}{r}$hacia el centro. Por lo tanto, un observador en ese marco giratorio sentirá una pseudofuerza$\frac{mv^2}{r}$hacia fuera. Esta pseudofuerza se conoce como fuerza centrífuga.

A diferencia de la fuerza centrípeta, la fuerza centrífuga no es real. Imagina una pelota dando vueltas. Tiene un CPF$=\frac{mv^2}{r}$, y esta fuerza es la tensión en la cuerda. Pero, si cambias al marco de la pelota (te vuelves pequeño y te paras sobre él), te parecerá que la pelota está estacionaria (ya que estás parado sobre ella. El resto del mundo parecerá girar). Pero, notará algo un poco extraño: la pelota todavía tiene una fuerza de tensión actuando sobre ella, entonces, ¿cómo se mantiene estable? Este equilibrio de fuerzas lo atribuyes a una misteriosa "fuerza centrífuga". Si tienes masa, también sientes el CFF (desde el suelo, es obvio que lo que sientes como el CFF se debe a tu inercia)

El diagrama

Ahora, han solucionado el problema en el cuadro del motorista. Por lo tanto, hay un CFF hacia afuera$=\frac{mv^2}{r}$actuando sobre el centro de masa. Ahora, el motociclista permanece estacionario con el marco giratorio en la dirección horizontal (esta es la dirección radial en el marco del suelo). Por lo tanto, hay alguna otra fuerza que equilibra el CFF. Esto es la fuerza de fricción, y se ha etiquetado de manera confusa como$\frac{mv^2}{r}$(en la rueda). Sin él, en el marco giratorio, el cuerpo no estaría en reposo/movimiento uniforme.

En el marco del suelo, la fuerza de fricción es el CPF.

Larga historia corta

ninguno de los$\frac{mv^2}{r}$s en su diagrama se consideran CPF. El que está en el centro de gravedad es CFF, y el otro en la rueda es una fuerza de fricción que equilibra el CFF en un marco giratorio. También es el CPF en el marco de tierra.

El gráfico muestra a un ciclista muy inclinado en medio de una curva, mientras que el contraviraje es algo que se hace con la bicicleta en posición vertical. Su texto no menciona el contraviraje. En cambio, parece tratarse de un contrapeso .

Según el video, el contraviraje es un giro hacia afuera seguido de un giro hacia adentro. La fuerza centrífuga es solo una pseudofuerza; solo refleja inercia. Si la fuerza centrífuga está empujando el cuadro de la bicicleta hacia un lado, eso realmente significa que va en línea recta mientras las ruedas siguen un camino curvo debajo de él.

Entonces, la idea detrás del contraviraje es que giras bruscamente en la dirección equivocada durante un período corto, durante el cual la rueda delantera va en una dirección, pero no te lleva, el resto de la bicicleta intenta continuar en línea recta. pareciendo ir hacia el otro lado. Cuando, después de un instante, corriges la situación, esto ha iniciado el proceso de vuelco.

Otro factor es la precesión giroscópica. Usemos las coordenadas de mi motocicleta favorita:$x$apunta a la derecha,$y$apunta hacia adelante y$z$apunta hacia arriba Las ruedas están girando alrededor del$-x$eje. Supongamos que la bifurcación es vertical y giro a la izquierda moviendo mis manos alrededor de la$z$eje. La precesión hará girar la rueda delantera (y toda la bicicleta) en el$z \times -x = -y$eje, lo que significa inclinarse hacia la izquierda. Así, la precesión giroscópica corresponde a la dirección regular.

Para que el contraviraje funcione, la rueda delantera tiene que moverse hacia un lado muy repentinamente, antes de que el par de precesión habitual lo lleve en la dirección equivocada. Sin embargo, cuando corrige girando el manillar hacia el otro lado, la precesión aumenta porque los está barriendo en un ángulo mayor. Esto puede ser tan significativo como el posicionamiento de las ruedas; No sé.

El contraviraje no forma parte de la conducción normal. Puedes sentirlo cuando está sucediendo. No es fácil de capturar en una imagen porque hay una secuencia de eventos. Y es algo que haces con tus manos, no con tu trasero.

Respuesta tardía, pero espero que esto aclare lo que está pasando. Cada vez que se gire el neumático delantero, la bicicleta girará en esa dirección. En el caso del contraviraje, el piloto gira en sentido contrario para que la moto se incline, como se muestra en esta imagen . La descripción en la imagen no es del todo correcta, ya que tanto los neumáticos delanteros como los traseros se desviarán de debajo de la bicicleta, y las partes de la bicicleta sobre el centro de balanceo se ajustarán.

Si la bicicleta está inicialmente vertical, entonces la entrada inicial de dirección opuesta hará que la bicicleta gire "hacia afuera" mientras se inclina hacia adentro. Esa misma fuerza hacia afuera que hace que los neumáticos se desplacen hacia afuera (de modo que la bicicleta se incline hacia adentro) también hace que el centro de masa de la bicicleta se acelere hacia afuera. Si gira a la derecha para inclinarse para girar a la izquierda, la motocicleta gira inicialmente a la derecha hasta que la dirección vuelve a la posición neutral y luego a la izquierda, y viceversa. El seguimiento externo se puede usar para esquivar rápidamente los baches, usted se aleja del bache para que las llantas pasen por el bache, lo que también hace que la bicicleta se incline, por lo que después de pasar el bache, debe girar hacia el otro lado para obtener la bicicleta. volver a la vertical.

La geometría de dirección de una bicicleta típica ubica la zona de contacto detrás de donde el eje de dirección extendido interceptaría el suelo. Cuando se inclina, el suelo empuja hacia arriba en la zona de contacto, mientras que la fuerza aerodinámica relacionada con la gravedad se ejerce en el eje del neumático, lo que hace que el neumático delantero gire hacia adentro en respuesta al ángulo de inclinación, lo que hace que la bicicleta vuelva a la orientación vertical (en ausencia de otros entradas).

En el video de la pregunta original, se menciona el momento angular o los efectos giroscópicos en la dirección, pero a velocidades muy bajas, el efecto giroscópico en el neumático delantero da como resultado una tasa de precisión demasiado lenta que ralentiza el par de dirección de autocorrección relacionado. para arrastrarse, actuando como un amortiguador (oponiéndose a la autocorrección) y a altas velocidades (más de 100 mph o más de 160 kph), es suficiente para eliminar virtualmente la autocorrección y una bicicleta a alta velocidad tenderá a mantener un ángulo de inclinación en lugar de volver a la vertical.

Independientemente de si un giro está coordinado (inclinación constante) o no (ángulo de inclinación cambiante), hay un par de fuerzas de la tercera ley de Newton, el pavimento ejerce una fuerza centrípeta sobre las llantas, coexistente con la fuerza hacia afuera ejercida por las llantas sobre el pavimento. Si el giro es coordinado (inclinación constante), la fuerza hacia afuera es la misma que la fuerza de reacción centrífuga relacionada con la aceleración centrípeta de la bicicleta y el ciclista en función de la masa de la bicicleta y el ciclista.