Trong một đoạn thư gửi cho con trai của mình, nhà vật lý thiên tài Albert Einstein từng viết rằng: "Cuộc sống cũng giống như việc lái xe đạp. Để có thể cân bằng, con luôn phải di chuyển và tiến về phía trước". Câu nói này không những có giá trị về mặt giáo dục, khuyên bảo chúng ta rằng không được gục ngã và dừng chân trước bất kỳ khó khăn nào mà còn mang hàm ý về mặt vật lý. Quả thật, nếu chiếc xe đạp hay 1 chiếc xe 2 bánh bất kỳ không di chuyển, nó sẽ ngã. Nhưng vì sao?
Một chiếc xe đạp, hay xe máy sẽ đứng thẳng và di chuyển về phía trước nhờ có động lượng. Động lượng này có được từ hành động đạp của chân, hoặc từ vận hành của động cơ. Trong khi đó, thứ kéo chiếc xe ngã khi động lượng bị mất đi chính là trọng lực. Trong vài thập kỷ trở lại đây, các nhà khoa học nghĩ rằng cơ chế để một chiếc xe 2 bánh có thể cân bằng nằm ở Hiệu ứng con quay hồi chuyển. Hiệu ứng con quay hồi chuyển cho rằng khi một bánh xe ở trạng thái quay thì nó luôn có xu hướng được căn chỉnh về trạng thái ban đầu. Trong trường hợp này, động lượng là Mô-men động lượng góc, được tạo ra khi một người đi xe đạp đạp và đẩy xe đạp về phía trước.
Tuy nhiên, Hiệu ứng con quay hồi chuyển không phải là thứ duy nhất giúp cho xe có thể cân bằng khi di chuyển. Các nhà khoa học nghiên cứu trong lĩnh vực này đã tiến hành nhiều thử nghiệm và tính toán hơn để nhận thấy rằng nếu Hiệu ứng con quay hồi chuyển được loại bỏ hoàn toàn, chiếc xe vẫn có thể cân bằng khi nó tiến về phía trước. Vì vậy, họ bắt đầu đưa ra một giả định, đó chính là Hiệu ứng Caster, bởi vì bánh xe được gắn vào một trục chính giữa trên một bộ khung để nó có thể quay. Cho bạn nào chưa biết thì Caster là góc được tạo bởi trục bánh lái của bánh xe và phương thằng đứng nếu nhìn từ bên hông.
Vậy Hiệu ứng Caster có vai trò gì trong việc giữ cho xe 2 bánh có thể duy trì phương thẳng đứng? Nhìn vào thiết kế của xe. Trục lái của bánh trước được nghiêng về phía sau, làm cho bánh trước chuyển động nhanh hơn bánh sau trong quá trình xe vận hành. Vì vậy, khi xe bắt đầu chuyển động theo khuynh hướng sang trái, lực ly tâm của bánh sau sẽ giữ cho mọi thứ nằm trong tầm kiểm soát, bởi nó vẫn đang chuyển động theo hướng thẳng. Bánh xe sau sẽ tự động giữ cho chiếc xe nghiêng về bên phải và duy trì trạng thái thẳng đứng.
Giờ, bạn đã biết để có thể giữ cho chiếc xe đạp được thẳng đứng bằng cách đạp, đó là nhờ sự kết hợp của Hiệu ứng Caster và cả Hiệu ứng con quay hồi chuyển. Đó là đối với xe đạp, và tất nhiên với xe sử dụng động cơ thì còn thêm các biến số khác nữa.
Nguồn: Wiki, Nature, The Coversation
Một chiếc xe đạp, hay xe máy sẽ đứng thẳng và di chuyển về phía trước nhờ có động lượng. Động lượng này có được từ hành động đạp của chân, hoặc từ vận hành của động cơ. Trong khi đó, thứ kéo chiếc xe ngã khi động lượng bị mất đi chính là trọng lực. Trong vài thập kỷ trở lại đây, các nhà khoa học nghĩ rằng cơ chế để một chiếc xe 2 bánh có thể cân bằng nằm ở Hiệu ứng con quay hồi chuyển. Hiệu ứng con quay hồi chuyển cho rằng khi một bánh xe ở trạng thái quay thì nó luôn có xu hướng được căn chỉnh về trạng thái ban đầu. Trong trường hợp này, động lượng là Mô-men động lượng góc, được tạo ra khi một người đi xe đạp đạp và đẩy xe đạp về phía trước.
Tuy nhiên, Hiệu ứng con quay hồi chuyển không phải là thứ duy nhất giúp cho xe có thể cân bằng khi di chuyển. Các nhà khoa học nghiên cứu trong lĩnh vực này đã tiến hành nhiều thử nghiệm và tính toán hơn để nhận thấy rằng nếu Hiệu ứng con quay hồi chuyển được loại bỏ hoàn toàn, chiếc xe vẫn có thể cân bằng khi nó tiến về phía trước. Vì vậy, họ bắt đầu đưa ra một giả định, đó chính là Hiệu ứng Caster, bởi vì bánh xe được gắn vào một trục chính giữa trên một bộ khung để nó có thể quay. Cho bạn nào chưa biết thì Caster là góc được tạo bởi trục bánh lái của bánh xe và phương thằng đứng nếu nhìn từ bên hông.
Vậy Hiệu ứng Caster có vai trò gì trong việc giữ cho xe 2 bánh có thể duy trì phương thẳng đứng? Nhìn vào thiết kế của xe. Trục lái của bánh trước được nghiêng về phía sau, làm cho bánh trước chuyển động nhanh hơn bánh sau trong quá trình xe vận hành. Vì vậy, khi xe bắt đầu chuyển động theo khuynh hướng sang trái, lực ly tâm của bánh sau sẽ giữ cho mọi thứ nằm trong tầm kiểm soát, bởi nó vẫn đang chuyển động theo hướng thẳng. Bánh xe sau sẽ tự động giữ cho chiếc xe nghiêng về bên phải và duy trì trạng thái thẳng đứng.
Giờ, bạn đã biết để có thể giữ cho chiếc xe đạp được thẳng đứng bằng cách đạp, đó là nhờ sự kết hợp của Hiệu ứng Caster và cả Hiệu ứng con quay hồi chuyển. Đó là đối với xe đạp, và tất nhiên với xe sử dụng động cơ thì còn thêm các biến số khác nữa.
Nguồn: Wiki, Nature, The Coversation
