fredag 22 februari 2013

Uppgift 4, sid 52

När en motorcykel åker genom en kurva med hög fart måste motorcykeln luta inåt kurvan. Varför är det så? Vilka krafter verkar på motorcykeln i kurvan?

Newton har lärt oss att en kropp som inte påverkas av några krafter kommer att fortsätta med konstant fart och kurs. Är den i rörelse fortsätter den rakt fram.
Står den still kommer den att förbli stillastående. Påverkas den däremot av någon kraft kommer den att ändra riktning och/eller fart.
Tänk dig en motorcykel i fart, sedd rakt bakifrån. När motorcykeln är upprest är kontaktpunkterna mot underlaget rakt under tyngdpunkten. Detta innebär att tyngdkraften pekar rakt ner genom kontaktpunkterna och motkraften från underlaget pekar rakt uppåt genom tyngdpunkten. Motorcykeln är då i balans.
När motorcykeln lutar, till exempel till vänster, är tyngdpunkt och kontaktpunkt inte längre rakt över varandra. Tyngdkraften och motkraften från underlaget pekar fortfarande rakt ner respektive upp, men förbi varandra, förskjutna i sidled.
Om de inte hade funnits en påverkade kraft i motsatt riktning skulle motorcykeln ha fallit till marken.
Men som tidigare förklarats, innebär även lutningen att motorcykeln svänger. När motorcykeln svänger, ändrar kurs, exempelvis till höger, finns det enligt Newton en kraft riktade till höger. Denna sidokrafts angreppspunkt ligger i däckens kontaktyta mot underlaget och eftersom dessa är längre ner än tyngdpunkten påverkar de motorcykeln att tippa åt vänster (som innebär att den rätar upp sig).
När sidokraften försöker tippa motorcykeln åt vänster och tyngdkraften försöker tippa motorcykeln åt höger, tar dom ut varandra och motorcykeln är i balans.
(se figur)

Krafter vid sväng. När sidokraften försökertippa motorcykeln åt vänster och tyngdkraften åt
höger, tar de ut varandra och motorcykeln är i
balans.  

Grön pil A: Tyngdkraft
Grön pil B: Motkraft från underlaget

Röd pil C: Sidokraft som angriper i däckens kontaktyta
mot underlaget.
d pil D: "Centrifugalkraft", en upplevd kraft till följd av
sidoaccelerationen i svängen.

Blå pil E: Summan av krafterna, lika med balans.   
 

1 kommentar:

  1. En intressant fråga i detta exempel är varför motorcykeln automatiskt svänger åt det håll som den lutas åt.

    SvaraRadera