Problema — Bicicletta ed effetto giroscopico

Testo

Spiega perché una bicicletta ferma cade, ma in movimento resta in equilibrio. Fai riferimento al momento angolare delle ruote.

Soluzione

Da ferma, la bicicletta è un pendolo instabile: la minima inclinazione produce un momento del peso che la fa cadere.

In movimento le ruote rotanti possiedono un momento angolare $\vec{L}$ orizzontale, diretto lungo l’asse delle ruote. Quando la bici si inclina, il peso produce un momento $\vec{\tau}$ perpendicolare a $\vec{L}$. Per la legge $\dfrac{d\vec{L}}{dt} = \vec{\tau}$, $\vec{L}$ non cade ma ruota (precede): il risultato è che il manubrio sterza automaticamente nella direzione della caduta. Questo sposta il punto d’appoggio sotto il centro di massa e raddrizza la bici. Il ciclista corregge continuamente e l’equilibrio si mantiene. È lo stesso effetto giroscopico che stabilizza una trottola. $\ev{\text{ruote con } \vec L \text{ orizzontale} \Rightarrow \text{precessione fa sterzare} \Rightarrow \text{autoequilibrio}}$

Collegamenti

Argomenti: Dinamica rotazionale Concetti: Momento angolare · Momento di una forza Oggetti: Disco rotante