"Это так же просто, как езда на велосипеде" является общим выражением.

Но наука оставаться в вертикальном положении на двух колесах совсем не просто - и мы на удивление мало о тонкостях, как на самом деле работает на велосипеде знают.

CBC Radio наука обозревателем Тора Качур исследовал некоторые из тайн, и посмотрел на последних исследований по улучшению конструкции велосипеда.

Какие тайны до сих пор остаются около велосипеды?

Лучше вопрос может быть, "Что же мы на самом деле понимаем о велосипеде?"

На самом деле, мы знаем очень мало о том, как велосипед на самом деле работает, помимо основных механики "педали поворачивается механизм, который поворачивает колесо."

Но это физика, которые действительно захватывающим, и несколько таинственное - сил, которые удерживают велосипед собирается, переменные, которые делают один велосипед лучше, чем остальные, почему седока велосипед, кажется, чтобы иметь возможность остаться и ехать прямо, и то, что лучший дизайн на самом деле.

Хотя основные механики велосипедов хорошо изучены, физика за велосипедного остаются несколько загадочным. (Шейн Fowler / CBC)

Квантовый физик Майкл Брукс резюмировал это красиво в статье ,опубликованной в New Statesman 2013 года , когда он писал: ". Забудьте таинственную темную материю и необъяснимое ускорение расширения Вселенной, велосипед представляет собой гораздо более неловкое дыру в достижениях физики"

Почему существует так много вопросов о велосипедной науке?

Можно подумать, что со всеми интерес высокого класса велосипедов, а также, сколько гонщиков есть, не было бы много науки в дизайне велосипеда. Но это что-то распространяющийся миф.

Конечно, производители велосипедов приложили много усилий и энергии в проектировании новых кадров из углеродного волокна, различные колеса размера или шины с разной толщиной. Но это, как правило, только образованные догадок, в отличие от тщательно протестированы математические принципы.

Дизайн велосипеда действительно только что был моделью "догадка и тест" - мы знаем, что это работает, потому что мы можем ездить на нем, мы просто не знаем, почему это работает. 

Возьмите седока велосипед, например. Вы можете нажать на велосипеде вдоль пути и это почти самостоятельно бычков. Он может оправиться от извилин, чтобы оставаться в вертикальном положении. Это в конечном счете физика позади, почему велосипеды легко ездить, и все же мы знаем очень мало о том, что на самом деле работает.

2007 исследование по этому вопросу  , например , заключенного, "простое объяснение не представляется возможным."

И даже видео из канала минуту физики YouTube приходит квыводу, "наука в настоящее время не знает , что речь идет о специальных комбинаций переменных , которые дает велосипед ,чтобы остаться на своих собственных."

Что мы знаем о физике велосипед?

Во-первых, мы знаем причину велосипед будет продолжать свой путь не только из-за силы импульса толкающей его там. Мы знаем, что, потому что если вы блокируете руль велосипеда, так что они не могут повернуть, то велосипед падает, независимо от того, насколько быстро он движется. Так что часть этого явления велосипед без всадника должен делать со своими самоуправляемых свойствами.

Во-вторых, ключевым свойством стабильности мотоцикла является его угол руля. Если вы посмотрите на велосипеде, вы увидите вилку - ту часть, которая расщепляет и подключается к шине на передней панели - под углом.

Этот угол означает оси рулевой колонки - линия, что велосипед на рулевое управление - впереди, где шина фактически касается земли. Эффект этого прост - мы все подался велосипед к стене, только чтобы иметь наклон в шинах и качаться в сторону, в результате чего велосипед скольжения вниз по стене.

Эта иллюстрация из Трудах Королевского общества показывает угловые оси рулевой колонки велосипеда. (Труды Королевского общества)

Это потому, что ось поворота рулевого колеса и точка контакта находятся в разных местах, так что передняя шина движется по направлению к оси рулевого управления. Это помогает велосипед самостоятельно порулить, и делает велосипед стабильным, когда наездник находится на нем.

Если вилка была под углом 90 градусов к земле и приклеить прямо к рулю, мотоцикл бы в принципе не быть управляемым.

То, что мы до сих пор не знаем, как эти силы, а также на гироскопический эффект шин поворота, взаимодействуют друг с другом. Мы не знаем, что основным фактором стабильности велосипеда, и как взаимодействующие силы могут быть максимальным, чтобы создать велосипед, который является более стабильным и легче управлять.

Как много дизайн велосипеда улучшилось?

Реальность такова , что дизайн велосипед действительно за последние десятилетия не улучшилось, говорит Джим Пападопулос.Он велосипеда энтузиаст и инженер - механик Северо - Восточного университета, чьи исследования на велосипеде науки в последнее время был профилированный в природе .

энтузиастов велосипедов и инженер-механик Джим Пападопулос говорит дизайн велосипеда не резко улучшилось за последние десятилетия. (Северо-Восточный университет)

"Когда вы обращаетесь к физике, как быстро велосипед идет, много вещей, которые были поставлены на современных велосипедах не похожи, что они делают что-нибудь ощутимого," сказал он.

дизайнеры сосредоточились велосипед, например, на разработке более легкие велосипеды, с углеродного волокна кадров. И велосипед, который весит, скажем, три фунта меньше может показаться впечатляющим, пока вы думаете, что вы собираетесь загрузить кадр с наездником, который может весить 150 фунтов или больше. 

Таким образом, эти три фунта потеряли на раме просто означает, что вы, возможно, получили эффективность цента два за, что для большинства из нас будет приходиться на несколько фракций минуту короче время для наших обычных поездок. Это может сделать разницу в лучших гонщиков велосипеда в мире, но не так много для случайного велосипеда гонщика.

Какие изменения могли бы улучшить производительность?

Большинство компаний тестирования новых конструкций используют неадекватны и ненаучные процессы, как обратная связь наездник и аэродинамических трубах - где нет всадник на велосипеде, и колеса не двигаются, и нет никакого трения на поверхности. 

Но Пападопулос сказал, что есть несколько дизайн факторов, которые могут повлиять на производительность велосипеда.

"Аэродинамический позиция, безусловно, важно. Одежда может иметь важное значение для скорости. Шины, цепи и подвески, если дорога не очень гладко," сказал он.

"Если вы чувствуете, как это ухабистая и вы не очень удобно, то руль может сделать разницу, будучи мягким, или, будучи ближе к вам, так что ваши руки согнуты немного больше."

Те, кто не может быть очень востребованной факторами для производителей велосипедов, но они работают.

Это, как говорится, велосипед является хорошо продуманная машина, потому что лучшая машина по-прежнему всадник на нем.Лучший амортизатор согнутые руки наездника, и лучший генератор вперед силы является сила ног позади него.

Таким образом, мы можем кредитовать велосипед для многих вещей - но реальная машина за рулем его спортсмен вперед.