Так почему же мотоцикл поворачивает?
Наступил 21-й век, люди давно летают в космос, создают компьютеры, давным-давно создана математическая модель мотоцикла, которая позволяет написать софт для роботов, которые потом этими мотоциклами управляют, но многие мотоинструкторы до сих пор не знают как и почему происходит поворот. Живя в плену собственных заблуждений они их тиражируют и внушают неокрепшим умам начинающих мотоциклистов. Позвольте немного внести ясности.
Мотоцикл, как и велосипед, как и снегоход с одной лыжей и гусеницей по сути – одноколейные транспортные средства и поворачивают они совсем не так, как, к примеру, автомобиль или танк. Когда мы выкатываем мотоцикл из гаража и крутим его руль чтобы задать нужную траекторию, то не задумываемся о том, что в этой ситуации мотоцикл не является одноколейным. Он таковым станет лишь после того, как вы на него сядете и уберете ноги с асфальта. Но, рулем крутим? - да, поворачиваем? - да, не правда ли? Внешне похоже на то, как это происходит на автомобиле, но мы то знаем, что на скорости мотоцикл все-же наклоняется и поворачивает вроде бы как потому что наклонен. Но, на картинке выше мотоцикл наклонен, но никуда не поворачивает. Так что же происходит? Как можно повернуть: за счет поворота руля или за счет наклона? Давайте попробуем разобраться.
Если вы едете и останавливаетесь на автомобиле, то он никуда не упадет. Но мотоциклу, если вы на нем сидите, не опуская ноги, этого недостаточно. Он не может находиться в равновесии без движения на двух точках опоры. Как только вы останавливаетесь, то мотоцикл начинает заваливаться. Нужна или третья точка опоры, или иная сила, которая не даст ему упасть.
Наша планета притягивает к себе любое тело, которое находится на его поверхности и обладает массой, например мотоцикл. Это называется силой тяжести. Если выкатывать мотоцикл из гаража, а потом отпустить руки, то он обязательно упадет, как раз таки под действием этой силы. Но почему он не падает, когда движется, почему поворачивает и тоже не падает?
Силу тяжести в данном случае уравновешивает центробежная сила. Когда мотоцикл находится в вертикальном положении или когда он поворачивает и наклонен, обе эти силы уравновешивают друг друга. Как только вы начинаете движение и ставите ноги на подножки, то для того, чтобы удерживать баланс, вам приходится делать подруливающие движения. Вам приходится поворачивать руль именно в ту сторону, куда начинает заваливаться мотоцикл. Именно так и больше никак вы удерживаете баланс, когда только начинаете движение. Этот прием называется контрруление и он начинает работать ровно в тот момент, как только вы убираете ноги с асфальта.
При движении по кругу, когда мотоцикл находится в наклоне, сила тяжести стремится мотоцикл уронить, центробежная сила, в свою очередь выталкивает его наружу. Проходя поворот, мы имеем под собой наклоненный мотоцикл, который при этом не падает, поскольку силы сбалансированы. Мы не может изменить силу тяжести, не меняя массы мотоцикла или планеты Земля, но можем изменить значение центробежной силы изменяя либо радиус поворота, либо скорость. Радиус меняется рулем, ровно так как и в случае с удержанием баланса на малой скорости, ну а скорость меняется газом и тормозом. Мы не будем в рамках данного поста углубляться в нюансы, остановимся лишь на основных силах, которые позволяют нам ездить на мотоциклах, не падать и поворачивать.
На этом этапе мне бы хотелось обратить ваше внимание на одну неочевидную деталь. Как сила тяжести, так и центробежная силы действуют на мотоцикл так, если бы они были приложены к его центру тяжести. Для особо умных: как только мы вводим понятие гравитация, то вместо центра масс, мы применяем понятие центр тяжести, спасибо.
О чем это говорит? Мотоцикл поворачивает не относительно колес, как автомобиль, а относительно его центра тяжести. Мотоцикл не поворачивает, просто потому что наклонен он, нужно сместить именно центр его тяжести. В примере выше, у мотоцикла с коляской проекция центра тяжести, находится линии, проведенной между пятнами контактов обеих колес, поэтому он и едет прямо.
Непонимание этого факта приводит в последствии не только к рулению взглядом, но и такой дичи, как "эффект катящегося конуса"
Для того чтобы инициировать поворот на одноколейном транспортном средстве, необходимо сместить центр его тяжести относительно его проекции на эту линию.
Способов наклона есть несколько, которые работают с разной степенью эффективности. Мы не будем здесь затрагивать всевозможные вспомогательные и малоэффективные, типа: вытянуть голову в сторону поворота, выпучить глаза или наступить на ту или иную подножку. Или, например, руление жопой. Рулят жопой те, кто ею и думает. Поворот на мотоцикле это контролируемое падение с последующей компенсацией. Падение может быть спровоцировано контррулением или активной работой корпусом, а компенсация достигается рулем, скоростью и тоже положением тела, которое как и для наклона, позволяет изменять положение центра тяжести системы.
Есть еще несколько нюансов, которые могут влиять на угол наклона мотоцикла, особенно на скорости, но, хождение по тонкому льду нюансов, вместо попыток проанализировать основные свойства, приводит потом к поворотам жопой и бровями.
