"Hầu như ai cũng biết đi xe đạp nhưng chẳng ai hiểu sao nó lại đi được. Vẻ đơn giản bề ngoài và sự dễ dàng đã dấu đi cái tinh tế của nó...". Đó là lời của một nhà nghiên cứu xe đạp viết năm 1970.
Xe đạp dễ đi, đi xe bỏ hai tay vẫn đi tốt, cầm yên đẩy xe đi vòng vèo tùy ý. Còn nữa, đoạn video sau cho thấy xe đạp có thể chạy ổn định một khoảng xa không cần người và muốn xô nó đổ cũng không dễ:
Không có kỹ thuật cao với các bộ cảm biến độ nghiêng để điều khiển động cơ như trong xe hai bánh hàng ngang Segways:
hay xe một bánh Honda:
xe đạp chỉ với kết cấu đơn giản, thuần cơ khí mà tính năng thật phi thường.
Từ xưa đã có nhiều nghiên cứu về xe đạp.
Thư viện Khoa học Hà Nội có bản gốc cuốn Traité des bicycles et bicyclettes (1) của C. Bourlet xuất bản năm 1894, 230 trang, đã dùng phương trình vi phân để xét tính ổn định của xe đạp, trong đó có nêu vai trò quan trọng của lực ly tâm và vai trò không đáng kể của hiệu ứng con quay trong chuyển động của xe đạp và chứng minh xe đạp có trọng tâm càng cao càng ổn định.
Một cuốn sách đầy đủ về xe đạp có trên Internet là Bicycling science viết bởi David Gordon Wilson, Jim Papadopoulos, Frank Rowland Whitt, xuất bản lần 3 năm 2004, 477 trang (chỉ cho đọc trực tuyến từng phần, không download được).
Ở ta khoảng những năm 1990, thầy Trần Doãn Tiến, ĐHBK Hà Nội, cũng có nghiên cứu về độ ổn định xe đạp.
Nay trên Internet vẫn thấy có nhiều bài viết gần đây về vấn đề này.
Một bài viết được trích dẫn nhiều là "The stability of the bicycle" (2) của David E. H. Jones:
http://www.phys.lsu.edu/faculty/gonzalez/Teaching/Phys7221/vol59no9p51_56.pdf
trong đó có các mẫu xe đạp thử nghiệm độc đáo. Tôi đã dịch ra tiếng Việt, không được tốt lắm vì có nhiều kiến thức khó, ai có hứng thú thì xem tạm:
Qua đó đủ biết lý thuyết về xe đạp rất phức tạp, có tác giả nói phức tạp hơn cả ô tô và đến nay người ta vẫn coi là chưa giải quyết xong.
Dưới đây là một số thông tin về vấn đề này.
1. Hình học bộ lái của xe đạp
Tiêu chuẩn quốc tế ISO 4210-1982 về an toàn cho xe đạp khuyến cáo kích thước hình học bộ lái như sau (xem hình):
Trục lái phải nghiêng với mặt đường một góc β không lớn hơn 75o và không nhỏ hơn 65o. Trục lái phải cắt đường vuông góc kẻ từ tâm bánh trước xuống mặt đường trong khoảng 15% đến 60% bán kính bánh xe R, tính từ mặt đường.
Điểm tiếp xúc của bánh trước với mặt đường B phải nằm sau giao điểm của trục lái với mặt đường C. Quy ước khi đó T > 0. Khoảng cách BC = T có ý nghĩa đáng kể đối với sự ổn định của xe. T càng lớn tính tự ổn định của xe càng lớn nhưng tính dễ điều khiển càng kém. Các thí nghiệm với xe có T khác nhau cho thấy điều đó. Nếu T < 0 (điểm tiếp xúc của bánh trước với mặt đường B nằm trước giao điểm của trục lái với mặt đường C) thì xe rất khó đi.
Để xe đạp đứng thẳng, nếu quay càng lái đi một góc, điều gì sẽ xẩy ra? Ít ai để ý, nhưng thực ra phần trước xe đạp đã được nâng lên một ít. Vậy nên tiêu chuẩn xe đạp BM6 của Hoa Kỳ, thay cho khuyến cáo trên, lại quy định nếu quay càng lái 45o thì ống cổ không được lên quá 4,8 mm.
Nhân tiện nói thêm: giải bài toán liên quan đến hình học của bộ lái không hề đơn giản. Bài toán này giúp hiểu thêm về khả năng tự ổn định của xe đạp.
Đầu bài như sau: xác định biến đổi thế năng của xe đạp khi quay càng lái một góc α ở vị trí xe đạp nghiêng một góc λ.
2. Các luận điểm giải thích tính năng của xe đạp.
(Xin xem ở phần 2)
Xe đạp dễ đi, đi xe bỏ hai tay vẫn đi tốt, cầm yên đẩy xe đi vòng vèo tùy ý. Còn nữa, đoạn video sau cho thấy xe đạp có thể chạy ổn định một khoảng xa không cần người và muốn xô nó đổ cũng không dễ:
Không có kỹ thuật cao với các bộ cảm biến độ nghiêng để điều khiển động cơ như trong xe hai bánh hàng ngang Segways:
hay xe một bánh Honda:
xe đạp chỉ với kết cấu đơn giản, thuần cơ khí mà tính năng thật phi thường.
Từ xưa đã có nhiều nghiên cứu về xe đạp.
Thư viện Khoa học Hà Nội có bản gốc cuốn Traité des bicycles et bicyclettes (1) của C. Bourlet xuất bản năm 1894, 230 trang, đã dùng phương trình vi phân để xét tính ổn định của xe đạp, trong đó có nêu vai trò quan trọng của lực ly tâm và vai trò không đáng kể của hiệu ứng con quay trong chuyển động của xe đạp và chứng minh xe đạp có trọng tâm càng cao càng ổn định.
Một cuốn sách đầy đủ về xe đạp có trên Internet là Bicycling science viết bởi David Gordon Wilson, Jim Papadopoulos, Frank Rowland Whitt, xuất bản lần 3 năm 2004, 477 trang (chỉ cho đọc trực tuyến từng phần, không download được).
Ở ta khoảng những năm 1990, thầy Trần Doãn Tiến, ĐHBK Hà Nội, cũng có nghiên cứu về độ ổn định xe đạp.
Nay trên Internet vẫn thấy có nhiều bài viết gần đây về vấn đề này.
Một bài viết được trích dẫn nhiều là "The stability of the bicycle" (2) của David E. H. Jones:
http://www.phys.lsu.edu/faculty/gonzalez/Teaching/Phys7221/vol59no9p51_56.pdf
trong đó có các mẫu xe đạp thử nghiệm độc đáo. Tôi đã dịch ra tiếng Việt, không được tốt lắm vì có nhiều kiến thức khó, ai có hứng thú thì xem tạm:
Code:
http://www.mediafire.com/?anmwxu4zny4Dưới đây là một số thông tin về vấn đề này.
1. Hình học bộ lái của xe đạp
Tiêu chuẩn quốc tế ISO 4210-1982 về an toàn cho xe đạp khuyến cáo kích thước hình học bộ lái như sau (xem hình):
Trục lái phải nghiêng với mặt đường một góc β không lớn hơn 75o và không nhỏ hơn 65o. Trục lái phải cắt đường vuông góc kẻ từ tâm bánh trước xuống mặt đường trong khoảng 15% đến 60% bán kính bánh xe R, tính từ mặt đường.
Điểm tiếp xúc của bánh trước với mặt đường B phải nằm sau giao điểm của trục lái với mặt đường C. Quy ước khi đó T > 0. Khoảng cách BC = T có ý nghĩa đáng kể đối với sự ổn định của xe. T càng lớn tính tự ổn định của xe càng lớn nhưng tính dễ điều khiển càng kém. Các thí nghiệm với xe có T khác nhau cho thấy điều đó. Nếu T < 0 (điểm tiếp xúc của bánh trước với mặt đường B nằm trước giao điểm của trục lái với mặt đường C) thì xe rất khó đi.
Để xe đạp đứng thẳng, nếu quay càng lái đi một góc, điều gì sẽ xẩy ra? Ít ai để ý, nhưng thực ra phần trước xe đạp đã được nâng lên một ít. Vậy nên tiêu chuẩn xe đạp BM6 của Hoa Kỳ, thay cho khuyến cáo trên, lại quy định nếu quay càng lái 45o thì ống cổ không được lên quá 4,8 mm.
Nhân tiện nói thêm: giải bài toán liên quan đến hình học của bộ lái không hề đơn giản. Bài toán này giúp hiểu thêm về khả năng tự ổn định của xe đạp.
Đầu bài như sau: xác định biến đổi thế năng của xe đạp khi quay càng lái một góc α ở vị trí xe đạp nghiêng một góc λ.
2. Các luận điểm giải thích tính năng của xe đạp.
(Xin xem ở phần 2)
Last edited:
Ngoài lề chút, theo như giang hồ đồn, trước ĐHBKHCM có làm xe 2 bánh hàng ngang rồi thì phải. Cái này chính là cơ điện tử thứ thiệt. Chú nào làm đồ án về cái này thì tuyệt cú mèo, mỗi tội khó. Hy vọng năm tới dân cơ điện tử BKHN nhà mình có 1 em xe 2 bánh hàng ngang đi bảo vệ đồ án cho đàn anh mở mắt 
