Siiani ei suuda teadus kindlat vastust anda. Aga see läheneb…
Rattaga sõitmine. See on nagu rattaga sõitmine, eks? Noh, mitte siis, kui olete Cornelli ülikooli professor Andy Ruina.
Ta on koos kaasautorite Jim Papadopoulose, Arend Schwabi, Jodi Kooijmani ja Jaap Meijaardiga kirjutanud artikli „Jalgratas võib olla iseseisev ilma güroskoopilise või kastoorefektita”, mis viitab sellele, et varem viidatud stabiilsuse tingimused ei ole Selgitage piisav alt – ja pole selleks isegi vajalikud – isestabiilse ratta fenomeni.
‘On tähelepanuväärne, et inimesed suudavad üldse jalgrattaga üleval olla. Kuid üks hämmastavamaid asju jalgrataste juures on see, et nad suudavad end tasakaalus hoida,“ütleb Ruina.
Tuues näiteks kuulsa stseeni Jacques Tati 1949. aasta filmis "Jour de Fête", kus kohmakas postiljon François jälitab oma põgenenud ratta, kui see ratsutamata mööda maateed lookleb, asuvad Ruina ja tema kaasteadlased uurima tavapärast tarkust, kaks vajalikku tingimust jalgratta püsti püsimiseks olid kas rataste güroskoopiline pöördemoment või esiratta rattajälg.
„Jalgratast saab püsti hoida ainult siis, kui see liigub,“ütleb Ruina. Hästi teada on see, et juhtimine annab teile tasakaalu. Seda saame näidata, kui lukustame sõitjateta jalgratta rooli, lükkame selle mööda ja laseme siis lahti. Jalgratas kukub kiiresti ümber samamoodi, kui see kukub ümber, kui see seisab.’
Ruina võrdleb efekti luuda käel hoidmisega. Kui vertikaalne hari hakkab vasakule kalduma, liigutab tasakaalustaja oma kätt ka vasakule, tuues harja põhja tagasi langeva tipu alla, saavutades seeläbi tasakaalu. Aga kui sõitja võrrandist välja jätta, siis miks see rattaga juhtub?
’Inimesed arvavad loomulikult, et kui miski pöörleb kiiresti, muutub see güroskoopilise efekti tõttu jäigaks, nii et seda keerates tahab see teistpidi pöörata. See on üks levinud seletus. Teine on see, et jalgratas käitub nagu ratas ostukärus.
Kontaktpunkt
Inimesed eeldavad, et esiratta tegelik kontaktpunkt maapinnaga on juhttelje ees, kuna pea kaldenurk ja kahvli kaldenurk. Kuid tegelikult puutub ratas kokku põrandaga just selle telje taga.’
Tulemus on see, et nagu ratas, mis suudab liikuda 360° ümber vertika altelje (kujutage ette, et teie peakomplekt on ratta laager ja rummu on selle telg), järgib teie esiratas teie juhtraua. Nii et nagu ostukäru, lükake ratast edasi ja esiratas tõmbub tingimata sisse ja jääb sõidusuuna taha.
Samas näitasid teadlaste arvutused, et güroskoopiline ega rattaefekt ei ole tegelikult vastutav ratta kalduvuse eest juhtida ega stabiliseeruda.
Selle tõestamiseks ehitasid Ruina ja tema meeskond nn kahe massiuisu (TMS). Kokkupandava tõukeratta moodi väljanägemisel on TMS-il samad omadused nagu jalgrattal – kaks ratast ning liigendiga (st peakomplektiga) ühendatud esi- ja tagaosa massiiv –, kuid see on valmistatud nii, et see ei ole kalduvus güroskoopilistele või rattaefektidele.
Selle saavutamiseks puutuvad maapinnaga kokku kaks väikest ratast, millest mõlema peal on sama massiga puutetundlik ja seega vastassuunas pöörlev ratas, mis tühistab vastassuunalise liikumise korral igasuguse güroskoopilise efekti (TMS-i rattad toimivad rohkem nagu uisud). Ja esiratta kontaktpunkt asub juhttelje ees, mitte taga nagu ratta puhul.
Mööda lükates ja vabastades püsib see ratasteta, rooduta "ratas" püsti ja parandab ennast isegi külje pe alt ära löömisel.
See tõestab seega, et miski muu, peale güroskoop- või rattaefektide, peab vastutama ratta kalduvuse eest ise stabiliseeruda, roolides ise. Selle selgitamiseks väidavad teadlased, et massi jaotus, eriti rooliseadmel, on võtmetähtsusega.
Pöördudes tagasi harja näite juurde, soovitab Ruina: „TMS-il on nii juhtteljest ettepoole jääv mass kui ka kaadris olev mass. Kui ratta esiosa kukub, kukub see kiiremini, just nagu tasakaalustate pliiatsit käes, kukub see kiiremini kui luud.
Nii et esimass langeb kiiremini kui tagumine mass, kuid need on omavahel ühendatud roolitelje kaudu. Seega, püüdes kiiremini kukkuda, põhjustab esiots juhitavuse ja toob ratta enda alla tagasi.’
Ruina juhib tähelepanu, et see ei lahenda ikkagi jalgratta stabiilsuse küsimust, eriti kuna see puudutab sõitjateta jalgratast. Kuid see tekitab uusi küsimusi selle kohta, kuidas me ratta seljas püsti püsime, mis võib ühel päeval kaasa tuua põhjalikud muudatused disainis.
Nagu teadlased ütlesid: "Need tulemused viitavad sellele, et evolutsiooniprotsess, mis on viinud levinud praeguste jalgrataste disainideni, ei pruugi olla veel uurinud potentsiaalselt kasulikke piirkondi disainiruumis." Nii et seal.
