چرا دوچرخه‌سوار از دوچرخه نمی‌افتد؟

دوچرخه‌سوارها زمانی که با دوچرخه گردش می‌کنند، در این فکر نیستند که چه نیروهایی دست به دست هم داده‌اند تا او را در حالت تعادل روی دوچرخه نگه دارند. اما دست کم دو عامل وجود دارد که باعث می‌شوند دوچرخه‌سوار از روی دوچرخه‌اش بر زمین نیافتد.

یکی از این دو عامل «نیروی ژیروسکوپی» یا «نیروی چرخشی» است. ژیروسکوپ دستگاه سنگینی است که به حلقه شباهت دارد و از چرخ و محور تشکیل شده است. ژیروسکوپ طوری روی محورش قرار گرفته است که اگر به هر طرف بچرخد، مرکزش در یک نقطه ثابت باقی می‌ماند. هنگامی که چرخ ژیروسکوپ به حرکت در می‌آید، در همان جایی که به حرکت درآمده بود، باقی می‌ماند مگر آنکه یک نیروی خارجی بر آن وارد شود.

چرخ‌های دوچرخه نیز زمانی که شروع به چرخیدن می‌کنند، یک چنین واکنشی را از خودشان نشان می‌دهند. تا زمانی که نیروی قابل توجهی از خارج به چرخ‌ها وارد نشده است، چرخ‌ها در همان سطح و مسیر، حرکت خواهند کرد. به این ترتیب، نیروی ژیروسکوپی است که دوچرخه را در حالت عمودی نگه می‌دارد.

دومین عاملی که باعث می‌شود که دوچرخه‌سوار از روی دوچرخه‌اش بر زمین سقوط نکند، «نیروی گریز از مرکز» نام دارد. نیروی گریز از مرکز همان نیرویی است که وقتی شما در داخل اتومبیل یا اتوبوس نشسته‌اید و اتومبیل به سرعت به طرف چپ می‌چرخد، شما را به سمت راست می‌کشاند.

هنگامی که دوچرخه‌سوار احساس می‌کند که چیزی نمانده است که از روی دوچرخه‌اش بر زمین بیافتد، چرخ جلو را به طرف مسیر سقوطش می‌چرخاند. با انجام دادن این کار، نیروی گریز از مرکز دوچرخه‌سوار را دوباره به حالت عمود در خواهد آورد. به عبارت دیگر، می‌توانیم بگوییم دوچرخه‌سوار بدون آنکه فکرش را بکند، چرخ دوچرخه‌اش را طوری حرکت می‌دهد که نیروی گریز از مرکز بتواند او را به حالت عمودی نگه دارد.

منابع

1. کتاب به من بگو چرا و چگونه. نوشته آرکادی لئوکوم. ترجمه سعید درودی. انتشارات بهزاد. 1391.