Esta pregunta me ha estado molestando durante años, pero no pude encontrar una respuesta satisfactoria a mí mismo.
Cuando uno está en las curvas en una bicicleta, uno se inclina en la esquina con el fin de generar la fuerza centrípeta necesaria para hacer los giros. Inclinándose, el centro de masa es baja, por lo que la energía potencial disminuye.
Pero ¿de dónde viene esta energía? No puedo pensar en cualquier trabajo que se realiza en la dirección de la movemement del centro de masa.
La disminución de su energía potencial es compensado por el incremento en su energía cinética de rotación.
Primero vamos a analizar una situación similar en otro contexto para construir la intuición necesaria para comprender el problema original. Imaginar una barra horizontal girando alrededor de un eje estacionario y usted está colgando en el extremo más lejano de la varilla. Digamos que ahora desea obtener más cercana al eje de rotación y por lo tanto intenta tirar más cerca del eje, sin embargo usted se sentirá una fuerza contraria, la fuerza centrífuga (un pseudo fuerza encontrado en la rotación del marco de referencia cuya magnitud es $m\omega ^2 r$). Por lo que necesita hacer algo de trabajo en contra de esta fuerza para llegar más cerca del eje.
Pero surge la pregunta, ¿de dónde viene esta labor de ir? La respuesta es que esta labor contribuye al cambio en la energía cinética. Cómo? A ver, cuando cambia su posición, una cosa que se mantuvo constante durante todo el cambio, que es el momento angular. Este es famosamente declaró como la ley de conservación del momento angular. Esto implica que el final del momento angular es el mismo que el inicial impulso angular, que es
$$\mathrm d (I \omega)=0\quad \Rightarrow \quad I_{\text{initial}}\omega_{\text{initial}}=I_{\text{final}}\omega_{\text{final}}\tag{1}$$
donde $I$ es el momento de inercia y $\omega$ es la velocidad angular. En el caso anterior, desde que llegó más cerca del eje, el momento de inercia de la disminución y por lo tanto la velocidad angular aumentado, mientras que mantener el momentum angular constante
A partir de ahora, voy a denominar "final" como la "f" inicial como "yo".
Sin embargo, la energía no se conserva durante este cambio, que se esperaba desde hacía algunos no cero positivo de trabajo para llegar más cerca del eje. Así, el cambio en la energía es
$$\Delta E =\frac 1 2 I_\text{f}\omega^2_\text{f}-\frac 1 2 I_\text{i}\omega^2_\text{i} \tag{2}$$
Desde $I_{\text{i}}\omega_{\text{i}}=I_{\text{f}}\omega_{\text{f}}$, lo $(2)$ se simplifica a
$$\Delta E =\frac 1 2 I_\text{i} \omega_\text{i}(\omega_\text{f}-\omega_\text{i})$$
Ahora desde $\omega_\text{f}>\omega_\text{i}$, lo $\Delta E>0$. Este positivo cambio de energía, que se manifiesta como un aumento en la energía cinética de rotación, es debido a que el trabajo realizado por usted en contra de la fuerza centrífuga.
Tendrías que ya se observan en la analogía y la conexión entre el ejemplo anterior y la bicicleta de inflexión caso. En el caso de inflexión, la fricción es casi siempre actúa a lo largo del centro de curvatura del círculo de giro, por lo que podemos conservar el momento angular del ciclista sobre el centro de curvatura (en realidad, no sería una componente tangencial de fricción que se reduciría el momento angular y la energía cinética de rotación, sin embargo, es insignificante para un totalmente inflado de los neumáticos y podemos pasar por alto). Y de nuevo, en este caso, que lean, que se acerca al eje que pasa por el centro de curvatura, y el momento de inercia del sistema disminuye, por lo que la final de la velocidad angular aumenta y también lo hace el final de la rotación de la energía cinética. Y así, acelerar mientras gira alrededor del círculo.
Sin embargo, hay una sutil diferencia en la bicicleta caso, hay un par de torsión debido a la gravedad, sin embargo, este par no nos hace dejar de conservación de momento angular, ya que es perpendicular a la velocidad angular. Este caso es análogo al de una partícula que se mueve en un movimiento circular uniforme. La gravedad del par sólo cambia la dirección del momento angular y no cambia su magnitud, así como el tiempo que se preocupa sólo de la magnitud del momento angular, lo que somos, no tenemos que preocuparnos por la gravedad del par. Sin embargo, si usted está interesado, puede remitirse a la página de Wikipedia sobre la precesión de seguir leyendo. Así es la precesión, que hace que su bicicleta ir alrededor de una esquina/turno después de inclinación y es la ley de conservación del momento angular que hace que su bicicleta acelerar una vez que la vuelta. Este escenario es muy similar a su traslación analógica, una bola (conectados por un hilo) movimiento uniformemente en 2D círculo inicialmente y, a continuación, reducir (cambiar) su radio
Estoy asombrado de que yo nunca he hecho esta pregunta a mí mismo. La explicación más probable es que acelerar un poco cuando usted se inclina a su vez (suponiendo que no estás usando los frenos).
Especialmente a baja velocidad, a menudo me he sentido como aprender a hacer un viraje cerrado parece ser la causa de la moto al acelerar, pero nunca se me ocurrió que esto era un efecto real. Sería una buena introducción de la física experimento para intentar medir este usando un velocímetro conectado a la rueda y la manera de medir el ángulo de inclinación.
Excepto a baja velocidad, el efecto probable de ser pequeño, porque el cambio en la energía potencial no es grande en comparación con la energía cinética de una bicicleta.
A juzgar por la última línea de su confusión, yo creo que hay una ligera confusión acerca de la naturaleza de la energía. La energía es una cantidad escalar y no una cantidad vectorial. El total de energía ha de ser conservada, pero no en las instrucciones.
Una simple demostración es un bloque de deslizamiento hacia abajo de un plano inclinado. La energía potencial disminuye en la dirección del campo (es decir, directamente hacia abajo), pero la energía cinética aumenta en una dirección inclinada hacia el campo. Aún así, la energía cinética y la energía potencial se conservan.
Todo lo que realmente importa es que la suma de $E_\mathrm k$ e $E_\mathrm p$ debe ser conservado en el final del día (o de segundo o minuto). Ahora bien, si la velocidad de la bicicleta aumenta, va a compensar la disminución en la altura del centro de masa. Pero como @taciteloquence señaló que esta disminución es probablemente muy inferior.
Para la seguridad de su vez,
$$\theta=\tan^{-1}\left(\frac{v^2}{Rg}\right)$$ cambio en la altura de $$\Delta h=h\left(1-\cos\left(\tan^{-1}\left(\frac{v^2}{Rg}\right)\right)\right)$$ el cambio en la energía potencial $$mg\,\Delta h=mgh\left(1-\cos\left(\tan^{-1}\left(\frac{v^2}{Rg}\right)\right)\right)$$
Para los realistas, los valores de $v=5.6\ \mathrm{m\ s^{-1}}$, $R=4\ \mathrm m$ e $h=1\ \mathrm m$, usted va a conseguir en la mayoría, un incremento de $0.43\ \mathrm{m\ s^{-1}}$ que es probablemente desapercibido. Esto es aún más reducido si la fricción está presente para ayudar a usted.
Soy un poco tarde a la fiesta, pero además de todas las otras respuestas, tengo que añadir que la fuerza que produce la aceleración es la fricción entre las ruedas y el suelo. En la fase inicial (línea recta) y final (vuelta con radio constante) de los estados, la fricción no puede producir trabajo. Sin embargo, en la transición entre estos dos estados, un montón de cosas suceden. Justo suponer que ustedes son los primeros que van hacia el norte en línea recta. Luego, se apoya en una vuelta y hacer un giro de 360 grados, de manera efectiva, de volver a ir al norte, pero sigue girando. Como se ha mencionado en las otras respuestas, ahora van más rápido de lo que eran originalmente. Suponiendo despreciable la resistencia a la rodadura y la resistencia del aire (que sería más lento), la única fuerza que se ejerce en el plano horizontal es la fricción. No hay ninguna opción de que esta fricción, que ha sido manipulado por inclinar la moto, es la fuente de su aceleración por la segunda ley de Newton. La conservación del momento angular proporciona una buena manera de ver las cosas, y es muy conveniente, pero en la final, la segunda ley de Newton debe ser verdadera. Para obtener una aceleración, se necesita una fuerza.
De la nota, countersteering es la forma más eficiente para entrar en una vuelta en bicicleta. Por countersteering, de hecho girar el manillar a la izquierda para girar a la derecha, lo que le permite inclinarse fácilmente en la vuelta. Una vez que usted se inclina en el ángulo derecho, girar el manillar en la dirección que desea activar. Al dar un "volantazo", su manillar puntos de distancia de donde usted va. Esto produce fuerzas perpendiculares a las ruedas que pueden acelerar la bicicleta.
Nunca pensé en ello antes de interesante.Creo que,como usted se inclina,allí está produciendo un momento alrededor del centro de masa que le da la aceleración angular para el corto intervalo de tiempo.Y como el radio de giro es más corto,se requiere la aceleración centrípeta es mayor que será equilibrado por la fuerza de fricción del suelo.Que la fuerza de fricción es lo que se equilibre ese momento en el centro de la masa que le impide caer. Pero en ese pequeño intervalo,producido momento es perpendicular al momento angular de las ruedas. Es posible que las ruedas se comportan como los giroscopios y por la perpendicular actuando de torque,el momento angular del vector cambia de dirección, pero nosotros no tenemos experiencia aceleración angular debido a que su ser absorbido por las fuerzas de fricción.Y que el trabajo está siendo realizado por el que la pérdida potencial de energy.By el camino,no sólo la dirección,sino también la magnitud está cambiando, ya que el par no cambia su dirección, mientras que el momento angular del vector hace.Si theta es el ángulo entre el momento del vector y el impulso de vectores,entonces MCos(theta) le dará la magnitud del cambio por el tiempo.Usted puede encontrar el incremento de momento angular mediante la integración de [MCos(theta)*dt] sólo desde mi punto de vista.
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