止まった自転車

自転車で走ってる時は転ばずに走れるのに、止まるとバランスが取れなくなって足をつけないといけなくなるのは何故なんでしょうか？

物理については素人なんで、分かりやすく説明して頂けると幸いです。

No.2 ベストアンサー 回答者： sanori 回答日時： 2008/03/14 14:59

こんにちは。

コマを回した状況を思い出してください。
最初は傾いて、軸がぶれた回転ですが、その後、真っ直ぐ立ち上がります。

その後は直立したまま、軸がぶれずに回り続けます。←ここが重要です。

地球ゴマは、その応用例です。
http://images.google.co.jp/images?hl=ja&q=%E5%9C …

これらは、回転運動というものが一般に、回転軸の方向を一定に保とうとする性質を持っているということを示しています。

また、最近のデジタルカメラでは、ジャイロ（地球ゴマと同じことです）を搭載し、
カメラ本体を９０度回すごとに、それを検知し、液晶画面に表示される画像を９０度回転してくれる機能がついたものがあります。

たとえば、地球の自転は軸がぶれることがなく、北は常に北極星の方向を向いています。

つまり、自転車においては、車輪がジャイロになっているわけです。
少し傾くと、車輪はすぐ元の状態にもどろうとします。
車輪と自転車本体は一体になっていますから、その結果、走っているときは倒れにくくなるというわけです。

面白いことをやっている人がいました。
http://shoji.blog.hobidas.com/archives/article/1 …


過去質問もありました。ご参考に。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2155928.html

No.5 回答者： noname#74145 回答日時： 2008/03/17 18:47

ジャイロ効果では倒れてしまいます。

いろんな説明方法がありますが次のように考えてください。

今直進している→右に傾いた→ハンドルを右に切る→右カーブする→外側（左）に遠心力が働いて起こそうとする→まっすぐに立つ→左に傾いた→左に切る→左に旋回する→右に遠心力が働く・・・以下繰り返し。


というメカニズムです。

No.4 回答者： debukuro 回答日時： 2008/03/15 16:52

運動量保存の法則

運動している物体は同じ運動を保持する性質があります
自転車を倒す力は地球の重力です
同じ自転車に同じ力が作用しても速く走っているほうが運動量が大きいから倒れにくいのです
動いていようと停まっていようと重力は自転車を倒すように作用します
が乗っている人間が体重移動やハンドル操作で倒れないようにしているのです
停まっている自転車でも乗り手が体重移動をして立っていることができます
前輪の取り付けが斜めになっているのはキャスターといって直進性を与えるもので倒れないためのものではありません
自動車も前輪にキャスターをつけてあるので水平なところではハンドルから手を離してもある程度は直進するのです

自転車が傾いた側へ曲がっていくのはジャイロ効果です

No.3 回答者： joshua01 回答日時： 2008/03/14 20:06

こんにちは。

　自転車が倒れない理由については、私も含め多くの方が疑問をお持ちになり、多くの場合、コマの原理（ジャイロ効果）で説明されますが・・・・私の経験では、実はこれは間違い！（と言い切ってしまいます（他の皆さん、ごめんなさい））

　あらためて次のような回答ではいかがでしょう。

　まあ、ジャイロ効果が全く働いていないわけではないですね。勢いをつけて無人の自転車を走らせるとかなり走りますし、オフセットを逆（普通、ハンドル軸から少し前に突き出ている前タイヤですが、ハンドル軸に対して少し後ろになるように改造してみる）と、ものすごく長く走ります。また、外した前ホイールを、軸を両手で持ち、誰かに少しタイヤを回してもらと、ホイールが傾かないようなすごい力を感じます。これらは紛れもなくジャイロ効果です。（もっとも、ジャイロ効果自体の原理の説明はとても難しい）
　しかし、例えば、自転車のサドルに２０Kgくらいの砂袋をつけるなどで重心を少し高くすると、いくら勢いをつけても無人ではすぐに倒れてしまいます。反面、「キックボード」（二輪のハンドル付きスケートボード）はホイールが小さい（ジャイロ効果が極めて少ない）のに、子供はちゃんと走ってますよね。

・・・ということで、走っている自転車が倒れないのは、実は話は単純で、つまらない理由が支配的です。
「人間がハンドルを切って自転車を左右に動かし、重心を調整しているから」・・・

　走っているとき、何かの理由で重心が右にずれると、支える力（タイヤの接地点）は重心から左にずれているので、右に倒れそうになります。そのとき、「走りながらハンドルを右に切ると、自転車全体が右にずれ、接地点の軸が重心と一致する」というだけ。
　まあ、「手のひらに長い竿を立て、右に傾いたら手を右に動かすと倒れない」という単純な理由でしょうか。
（ほかに、「走っているときに右にハンドルを切ると、左に遠心力が働き、重心を左に修正出来る」という説明も物理的には同じ意味です）
　
したがって、次のようなことが理解できるでしょう。

・　止まっているときはハンドルをいくら動かしても、接地点が左右には動いてくれないので立っていられないのは当たり前
（もっとも、止まっているときでもハンドルを大きく切ると、接地面は僅かに左右にぶれますし、また、思い切りハンドルを引いて前輪をジャンプさせるようにすると、接地点を左右に動かすことができます。これを利用してしっかり練習すると止まっていても立っていられるようになります。“ホイールスタンディング”という芸ですね）

・　子供に自転車を教えるとき、「ジャイロ効果があるので、勇気をもって勢いをつければ乗れるはず」という親御さんもいますが、実際には練習最初の頃はいくら勢いをつけても倒れてしまう。それなのに、ある日突然、かなり低速でも乗れるようになる。
（支えながら歩いてあげるときにじっくり観察してみるとわかりますが、初めての子供は車体を左右に傾けてもハンドルはまっすぐのままです。しかし、数十分間、支えて歩いてあげると、少しずつ、傾いた方に自然にハンドルを切るようになります。理屈を教えなくとも傾きを補正する方法を体が勝手に「発見」しているのです。２～３日練習すると、車体を少し大きめに傾ければ無意識に相当に大きくハンドルを切るようになります。これができることを確認したうえで「走りながら手を離す」と、もう自力で乗れるようになっています。）

・・・ということで現実的ながら結局つまらない考察になっていますが、いかがでしょうか。
ご理解の上でお役に立てば幸いです。

No.1 回答者： N64 回答日時： 2008/03/14 11:10

説明：

http://homepage2.nifty.com/ToDo/cate1/jtmini2.htm