作者: nidor (BAD FOR FINANCE) 站內: RoadSafety
標題: Re: Gyroscopic effects
時間: Fri Sep 23 14:22:00 2005
※ 引述《justdemon (機研幣可不可以賣 XD)》之銘言：
> > 考過重機駕照嗎?在一本橋上的操舵速度與傾倒速度跟在耶穌彎入口
> > 的狀況比較起來如何?
> 那還是力矩啊 雙手施力的目的 是為了產生龍頭轉向的力矩
> 說力平衡感覺太怪了
> > 其實地面抓地力是有影響的.不過方向與操舵的影響一樣.
> > 如果向左操舵,抓地力會強迫前輪向左跑,而後輪慣性向前跑,車身將會
> > 向右倒.
> > 最後,我個人認為操舵速度與傾島速度成正相關,在安平按碼表測試過.
> > → nuf 推：你所謂的操舵速度與傾島速度成正相關 05/09/23
> > → nuf 推：其實應該是操舵的力與傾島速度成正相關 05/09/23
> > → nuf 推：操舵速度要怎麼量測呢, 何況是動作是從速度零開始 05/09/23
> 在車速不同的情況下 同樣的施力 會有不同的龍頭轉向的加速度
> 難道同樣的施力 就會造成同樣的傾倒速度嗎?
> 再者 不同車速底下 同樣的操舵速度 也會有同樣的傾倒速度嗎?
> 我個人認為以上兩個問題的答案都是否定的
> 那傾倒速度到底是與什麼有關呢?
> 我覺得還是要由角動量守衡的方向去思考
> 車身傾倒 造成輪子角動量方向往上 唯一方向往上的力矩 就是操舵的力
你說的這個是roll effect 跟 steering是不一樣的
旋轉車身帶動前輪叫做roll 旋轉前輪帶動車身叫做steering
如果是操舵角動量向上 會造成前輪角動量增加向後的分量
守恆的應該是車體增加總角動量朝前 這樣是守恆的
那哪邊不守恆? 哪邊有能量的損失?
就在於輪胎對地面的摩擦力讓車子可以轉彎 從steering 進入roll 和yaw 的狀態
如果輪胎與地面無摩擦 也無重力 那這樣車子不會轉彎 動量與角動量完全守恆
龍頭向左打車身就往右旋轉 可以無限的轉下去 直到龍頭回正
> 但是不代表施相同的力 傾倒速度相同
> 還考量到原本輪子的角動量大小
> 同樣的傾倒速度 在車速不同的情況下(即原本的角動量不同)
> 角動量往上的所需要的力矩大小就不同
> 所以需要施以更大的力矩
> 操舵速度代表什麼?
> 代表輪子角動量往後改變的時變率(假設現在是右彎 往左逆操舵)
這個是力矩 不是速度(動量的時變率是力)
操舵速度就是操舵的角速度
操舵角速度 x 前輪轉動慣量 = 操舵角動量
操舵角動量 + 車身傾倒角動量 = 0
操舵力矩 = 操舵角動量/t
(這個式子跟圖上的式子是相同的, /t 跟 x angular velocity只差了一個rad)
由此可知 若操舵越急 則所需施力越大
而操舵角速度與車身傾倒角速度成常數比例關係
越大的操舵角速度 就需要越大的操舵力矩
> 是哪個力矩造成輪子的角動量往後?
> 車身與車頭接觸點(即珠碗)所給的力 和 地面給輪子的側向力
地面倒是不必要
側向力到了 yaw 時才需要出現
因為如果沒有摩擦力 就不會繞圓前進
steering 跟 roll 都是單純的角動量守恆
跟物理實驗課一樣 拿著空的腳踏車輪子也可以做出同樣的效果
> 還有自身傾倒產生的角動量 都是這個方向的
> 不過 前面兩個力的力矩方向 不幸是相反的
> 操舵速度 就和上面三者有關 只是分析起來太複雜 而且不易用文字說明 就此略過
> 不過可以可以知道的是 他也和傾倒速率有關
成正比關係(在簡化模型中)
> 但是同時也和輪子原本的角動量大小有關
角動量越大(角速度越大) 所需施力矩越大
> 最後我想說的是 討論這麼學術好像不太有用
> 這個討論串到後來應該還是無疾而終(之前類似的討論串也是如此)
> 大家學物理學到的層級不太一樣 講到陀螺儀效應 又有多少人看的懂?
> 而且BBS文字介面 要討論這樣的問題 也是很難用理論解釋
> 是非題的討論方式 似乎比較讓大眾更容易了解
理論這種東西雖然相當不平易近人 但是了解了之後可以釐清一些觀念
雖然未必就可以單圈快一秒 但是對自己所操作的車子也許會有不同的看法
也可以知道工程師對車子的各種設計賦予哪些功能 如果自己亂改會怎樣
大家多討論 也許就可以找出容易讓大眾了解的方法來說明
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