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8 décembre 2008 1 08 /12 /décembre /2008 14:25

(Presque) Tout le monde apprend un jour à faire du vélo. C’est plus ou moins long. C’est un miracle de l’apprentissage humain : savoir apprivoiser ce subtil équilibre.

 

C’est tellement courant que plus personne ne s’arrête pour s’interroger sur ce mystère : comment se fait-il que l’on puisse « faire du vélo » ? A l’arrêt, on se casse la figure, comme peut on rester durablement en équilibre en roulant ?

 

Pour les familiers des sciences et de la mécanique, la réponse est aisée : il s’agit de la force « gyroscopique ». Mais dans le line suivant, il semble que celle-ci ne soit qu’un composante de l’équilibre.

http://www.culturestaps.com/site_g00000e.pdf

Le principal effet stabilisateur serait la force centrifuge. Cela explique pourquoi à basse vitesse, on n’arrêt pas de « bouger le guidon ».

 

 

Quelques descriptions.

Force centrifuge.

Si l’on « tombe à gauche » (c’est un vélo et pas un monocycle, donc one ne peut tomber que d’un coté ou de l’autre) alors on tourne à gauche, la force centrifuge nous pousse à droite et tend à rééquilibrer. On peut aussi considérer que la force centrifuge c’est l’inertie « qui nous fait aller tout droit ». Une autre vision du phénomène et de considérer qu’en tournant à gauche, le polygone de sustentation va à gauche et « récupère » notre la projection de notre centre d’inertie assurant ainsi que l’on ne se casse pas la figure..

 

Force gyroscopique.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Gyroscope

En tombant à gauche, l’axe des roues tend à « basculer »  (il plonge à gauche). Il subit donc un moment de force d’axe « la bicyclette » (avant-arrière) = T . L’effet gyroscopique fait apparaître un déplacement perpendiculaire au moment des force et au moment cinétique (axe de la roue) = L . Ce déplacement fait « tourner ».

De façon plus détaillée.

L’accélération angulaire A est T/I

A,T et L sont des vecteurs.

L’existence de T entraine l’existence de A : de même direction et même sens. En tombant à gauche la « roue » de bicyclette subit une accélération angulaire A orientée vers l’avant (du vélo)

Cette accélération angulaire fait varier une vitesse angulaire w2 (vecteur aussi) de même axe.

La rotation de la roue fait qu’il existe auparavant une vitesse angulaire w1 dans l’axe de la roue (comme le vélo avance, w1 pointe à droite).

A fait passer de w1 à w1 + w2, c'est-à-dire qu’elle fait pivoter l’axe de rotation angulaire (on néglige la variation de «norme » du vecteur). Dans ce cas, le pivot est vers l’avant. Ce pivotement est dans le plan horizontal. C’est une rotation d’axe vertical .

On voit que tout cela « fait tourner à gauche ».

 

Il est remarquable que l’équilibre gyroscopique permet de générer le mouvement assurant l’équilibre centrifuge. Cela n’est pas un hasard. La cause profonde est l’inertie.

 

Tout cela me fait aussi penser à la force de Coriolis.  Il semble que ce soit une vision différente du même concept d’inertie.

 

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Published by thidgr - dans bicyclette
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