自転車はなぜ倒れないかーーその３
ーーキャスター角
昔から問題になりながら、詳細に述べられることがないこの問題を整理してみた。
■キャスター角による倒れの立て直し
２輪車の前輪部分のみを考える。
図１ キャスター角θ
図１でキャスター角θをつける。すると、傾いたとき、車輪の支持点には重量により地面に垂直に力が働く。たとえば、図１で車輪がこちら側に傾いたとする。するとフォーク軸はωの方向にトルクを生じ回転する。この回転は車輪をΩ方向に自動的に回転させる。これにより車体はこちら側に回転する。すると、向こう側に遠心力がかかり立て直される。
■ジャイロ効果による立て直し
ジャイロ効果は、回転中において車輪がこちら側に傾いたとき、Ω方向のトルクを生じる。これにより車輪は自動的にこちら側に切られ、向こう側の遠心力を生じ、立て直される。
参考に
https://www.youtube.com/watch?v=2FVAvzNFtuA
の５０秒をご覧ください。
