자전거가 쓰러지지 않는 이유

 

자전거는 인류 기술개발의 역사상 가장 멋진 발명품이다.

걷기를 포함한 어떤 이동수단보다 효율성이 높기 때문이다.

 

자전거를 탈 때가 걸을 때보다 5배가량 효율적이며,

100kcal의 열량을 소모할때 자전거는 4.8km가고

자동차는 고작 85m간단다.

 

그런데 자전거는 왜 넘어지지 않는 것일까?

이유는 멈춰있지 않고 앞으로 가기 때문이다.

간단하죠?

 

그럼 왜, 가면 넘어지지 않나요?

 

1. 원심력.

    Q. 자전거가 오른쪽으로 쓰러지려고 할 때 핸들은 어느 방향으로 틀어야 하는가?

    A. 오른쪽으로 틀어야 합니다.

        대부분 사람들은 반대방향 즉, 왼쪽으로 틀어야 한다 라고 생각합니다.

        정답은 넘어지는 방향으로 핸들을 돌려야 합니다.

    R. 쓰러지는 쪽으로 핸들을 돌리면, 그 방향으로 회전을 하는데,

        이때 회전 구심점의 바깥 방향으로 원심력이 작용하여 자전거가 일어서게 되는 것입니다.

 

 

 

 

즉, 자전거를 타고 달릴 경우

우리는 무의식적으로 원심력을 이용해서 넘어지지 않고 달리는 것이다.

 

 

2. Handle Bar(핸들)에 의한 무게중심

    그렇다면 아주 느린 속도에서, 즉 원심력이 거의 없는 경우 넘어지지 않는 이유는 뭔가?

    이런 경우에는 핸들바에 의한 무게 중심 이동에 있다.

    자전거는 핸들이 붙어 있는 축이 앞바퀴 중심(허브)보다 뒤에 위치한다.

    따라서 핸들을 왼쪽으로 돌리면, 핸들축은 앞바퀴 지면보다 오른쪽으로 이동하게 된다(?????????????????)

       

    Q. 왼쪽으로 넘어지려 할 때 핸들은 어느 방향으로 돌려야 할까?

    A. 물론 왼쪽으로 돌려야 한다.  

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          이 부분에 대해 많은 분들이 무슨 말이야? 이해가 않된다 하는데

          이해를 돕기 위해서 이런 그림을 그려봤다.

 

 

 

           위 그림과 같이 앞바퀴의 중심점 뒤에 핸들의 중심점이 위치한다.

           이 차이가 이런 결과를 만드는 것이다.

           (쉽게 둥근 원판에 막대기를 비스듬히 대 보고, 방향을 틀어보면 쉽게 확인가능하다.)

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         원심력과 무게중심이동의 원리에 따라서

 

         왼쪽으로 넘어지려 하면 왼쪽으로 핸들을 돌리고

         오른쪽으로 넘어지려 하면 오른쪽으로 핸들을 돌려야 한다.

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3. 관성

   자전거가 멈춰 있을 때보다 달릴 때 균형 잡기가 훨씬 쉽다.

   이는 팽이가 넘어지지 않는 것과 같은 원리이다.

   전문 용어로 각운동량 보존의 법칙이다.