Vì sao khi ngồi xe đạp đi qua đoạn đường vòng phải nghiêng thanh người về phía đường vòng?

Nếu biết đi xe đạp, nhất định bạn biết rằng: khi xe đạp đang đi trên đường thẳng thì phải giữ cho xe đạp thẳng đứng; còn khi xe đạp phải vòng gấp thì không những phải thay đổi hướng của ghi đông mà người ngồi trên xe cũng phải nghiêng về phía đường vòng một cách thích đáng. Vì sao phải làm như vậy?

Để rõ vấn đề này ta hãy làm một thí nghiệm nhỏ. Lấy một sợi dây nhỏ, một đầu dây buộc một quả cầu nhỏ, còn đầu kia nắm trong tay, sau đó quay nhanh sợi dây, quả cầu sẽ chuyển động tròn xoay quanh tay. Lúc đó ta sẽ cảm thấy bị sợi dây kéo. Nếu bạn đột ngột buông đầu dây nắm trong tay, quả cầu sẽ bay đi theo hướng đường tiếp tuyến với vòng tròn quay. Điều đó nói rõ: muốn cho quả cầu nhỏ không ngừng chuyển động tròn, nhất định phải nắm chặt đầu dây, cấp cho nó một lực kéo hướng vào tâm vòng tròn. Lực đó gọi là lực hướng tâm. Mặt khác một vật chuyển động tròn theo định luật thứ ba của Niutơn sẽ tác dụng một lực vào vật giữ nó gọi là lực ly tâm, lực này hướng từ tâm vòng tròn. Hai lực này có độ lớn bằng nhau, hướng ngược nhau, nhưng do tác dụng vào hai vật khác nhau (quả cầu, tay) nên không thể triệt tiêu nhau.

Đến đây có thể thấy rõ để cho vật chuyển động tròn cần phải tác dụng lên vật một lực hướng tâm. Khi đi xe đạp vòng quanh là đã làm cho xe đạp chuyển động tròn và phải cấp cho xe đạp một lực hướng tâm. Ai cấp lực hướng tâm ấy?

Điều đó chỉ có được nhờ người cưỡi xe đạp tự tạo ra điều kiện: đồng thời với việc thay đổi hướng xe người lái xe cũng nghiêng về phía đường vòng. Khi đi vòng người và xe đều nghiêng về phía đường vòng, tổng trọng lực của người và xe ngoài việc thông qua hướng nghiêng của bánh xe tác dụng vào mặt đất ra, còn vì việc nghiêng đó mà sinh ra một phân lực ngang. Phân lực này là lực hướng tâm phải có khi xe đi vòng. Nó chuyển một cách khéo léo chuyển động thẳng vốn có thành chuyển động tròn. Tốc độ xe càng lớn, đường vòng càng gấp thì bán kính chuyển động vòng càng nhỏ, và lực hướng tâm cần thiết cũng càng lớn, đó là lí do vì sao người ngồi xe đạp phải nghiêng người một cách rõ rệt vào phía đường vòng.

School@net

Posted in: Câu hỏi vì sao,Vật lý