अभी तक, विज्ञान निश्चित उत्तर देने में असमर्थ है। लेकिन यह करीब आ रहा है…
बाइक की सवारी। यह बाइक की सवारी करने जैसा है, है ना? ठीक है, अगर आप कॉर्नेल विश्वविद्यालय के प्रोफेसर एंडी रुइना नहीं हैं।
उन्होंने, सह-लेखक जिम पापाडोपोलोस, अरेंड श्वाब, जोड़ी कुइजमैन और जाप मीजार्ड के साथ, ए साइकिल कैन बी सेल्फ-स्टेबल विदाउट जायरोस्कोपिक या कैस्टर इफेक्ट्स नामक एक पेपर लिखा है जो स्थिरता के लिए पहले से उद्धृत स्थितियों का सुझाव देता है। पर्याप्त रूप से समझाएं - और इसके लिए आवश्यक भी नहीं हैं - स्व-स्थिर बाइक की घटना।
‘यह एक उल्लेखनीय बात है कि लोग साइकिल पर बिल्कुल भी खड़े रह सकते हैं। लेकिन साइकिल के बारे में सबसे आश्चर्यजनक चीजों में से एक यह है कि वे खुद को संतुलित कर सकते हैं, 'रुइना कहती हैं।
जैक्स टाटी की 1949 की फिल्म जर्स डे फेटे में प्रसिद्ध दृश्य का उदाहरण देते हुए, जहां डाकिया फ्रांकोइस अपने भगोड़े घोड़े का पीछा करता है, क्योंकि यह एक देश की सड़क पर सवार रहित हवा देता है, रुइना और उनके साथी वैज्ञानिकों ने पारंपरिक ज्ञान की खोज के बारे में बताया कि साइकिल के सीधे खड़े रहने के लिए दो आवश्यक शर्तें थीं या तो पहियों के मुड़ने का जाइरोस्कोपिक टॉर्क या आगे के पहिये का कैस्टर ट्रेल।
‘आप बाइक को तभी सीधा रख सकते हैं, जब वह चलती हो,’ रुइना कहती हैं। 'क्या सर्वविदित है कि स्टीयरिंग आपको संतुलन देता है। हम इसे दिखा सकते हैं यदि हम बिना सवार बाइक पर स्टीयरिंग को लॉक करते हैं, इसे आगे बढ़ाते हैं, फिर इसे जाने देते हैं। बाइक उसी तरह से तेजी से गिरेगी जैसे स्थिर होने पर गिरती है।'
रुइना प्रभाव की तुलना हाथ पर झाड़ू के संतुलन से करती है। जैसे ही खड़ी झाड़ू बाईं ओर झुकना शुरू करती है, बैलेंसर अपना हाथ भी बाईं ओर ले जाता है, जिससे झाड़ू का निचला हिस्सा उसके गिरने वाले शीर्ष के नीचे वापस आ जाता है, जिससे संतुलन वापस आ जाता है।लेकिन राइडर को समीकरण से बाहर निकालते हुए, बाइक के साथ ऐसा क्यों होता है?
‘लोग स्वाभाविक रूप से सोचते हैं कि यदि कोई चीज तेजी से घूमती है तो वह जाइरोस्कोपिक प्रभाव के कारण कठोर हो जाती है, इसलिए जब आप उसे घुमाते हैं, तो वह दूसरी तरफ मुड़ना चाहता है। यह एक सामान्य व्याख्या है। दूसरा यह है कि एक शॉपिंग ट्रॉली पर एक बाइक अरंडी की तरह व्यवहार करती है।
संपर्क बिंदु
लोग मानते हैं कि हेड एंगल और फोर्क रेक के कारण फ्रंट व्हील का वास्तविक ग्राउंड कॉन्टैक्ट पॉइंट स्टीयरिंग एक्सिस के सामने है। लेकिन वास्तव में पहिया इस धुरी के ठीक पीछे की मंजिल से संपर्क करता है।'
परिणाम यह है कि, एक अरंडी की तरह, जो एक ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर 360 ° घूम सकता है (कल्पना करें कि आपका हेडसेट कैस्टर का असर है और आपका हब इसका धुरा है), आपका अगला पहिया आपके हैंडलबार का 'अनुसरण' करता है। इसलिए एक शॉपिंग ट्रॉली की तरह, अपनी बाइक को आगे की ओर धकेलें और आगे का पहिया यात्रा की दिशा में आवश्यक रूप से अंदर और पीछे चला जाए।
हालांकि, शोधकर्ताओं की गणना से पता चला है कि न तो जाइरोस्कोपिक या कैस्टर प्रभाव वास्तव में बाइक के चलाने और आत्म-स्थिर होने की प्रवृत्ति के लिए जिम्मेदार है।
यह साबित करने के लिए, रुइना और उनकी टीम ने 'टू मास स्केट' (टीएमएस) का निर्माण किया। फोल्ड-अप स्कूटर की तरह दिखने वाले, TMS में बाइक के समान गुण होते हैं - दो पहिये और एक हिंज (यानी, हेडसेट) से जुड़े द्रव्यमान का एक आगे और पीछे का भाग - लेकिन इसे इस तरह से बनाया गया है कि यह नहीं है जाइरोस्कोपिक या अरंडी प्रभाव से ग्रस्त।
इसे प्राप्त करने के लिए, दो छोटे पहिये जमीन से संपर्क करते हैं, प्रत्येक एक स्पर्श के साथ और इसलिए शीर्ष पर समान द्रव्यमान के विपरीत-घूर्णन पहिया, जो विपरीत गति के साथ किसी भी जाइरोस्कोपिक प्रभाव को रद्द कर देता है (टीएमएस के पहिये स्केट्स की तरह अधिक कार्य करते हैं). और आगे के पहिये का संपर्क बिंदु स्टीयरिंग अक्ष के आगे होता है, कैस्टर की तरह पीछे नहीं।
जब साथ धकेला और छोड़ा जाता है, तो यह कैस्टरलेस, ट्रेललेस 'बाइक' सीधी रहती है, यहाँ तक कि साइड से खटखटाने पर भी खुद को सही कर लेती है।
इसलिए यह साबित करता है कि जाइरोस्कोपिक या कैस्टर इफेक्ट्स के अलावा कुछ और, बाइक के अपने नीचे स्टीयरिंग द्वारा स्वयं को स्थिर करने की प्रवृत्ति के लिए जिम्मेदार होना चाहिए।इसे समझाने के लिए, शोधकर्ताओं का मानना है कि द्रव्यमान का वितरण, विशेष रूप से स्टीयरिंग असेंबली पर, महत्वपूर्ण है।
झाड़ू के उदाहरण पर वापस जाते हुए, रुइना सुझाव देती है, 'टीएमएस में एक द्रव्यमान होता है जो स्टीयरिंग अक्ष के साथ-साथ फ्रेम में एक द्रव्यमान के आगे होता है। जब एक बाइक का अगला भाग गिरता है, तो वह तेज़ी से गिरती है, जैसे कि आप अपने हाथ पर एक पेंसिल को संतुलित करते हैं, यह झाड़ू से भी तेज़ी से गिरेगी।
तो सामने का द्रव्यमान पीछे के द्रव्यमान की तुलना में तेजी से गिरता है, लेकिन वे स्टीयरिंग अक्ष द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं। इस प्रकार तेजी से गिरने के प्रयास में सामने का छोर स्टीयरिंग का कारण बनता है और बाइक को अपने नीचे वापस लाता है।'
रुइना बताते हैं कि यह अभी भी साइकिल की स्थिरता के सवाल को हल नहीं करता है, कम से कम यह एक सवार-रहित बाइक से संबंधित नहीं है। लेकिन यह जो करता है वह नए सवाल उठाता है कि हम बाइक पर कैसे सीधे रहते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक दिन मौलिक डिजाइन परिवर्तन हो सकते हैं।
जैसा कि शोधकर्ताओं ने कहा: 'ये परिणाम संकेत देते हैं कि विकासवादी प्रक्रिया जिसने आम वर्तमान साइकिल डिजाइनों को जन्म दिया है, शायद अभी तक डिजाइन स्पेस में संभावित उपयोगी क्षेत्रों की खोज नहीं की है। तो वहां।
