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Unter einem gyroskopischen Effekt versteht man einen Selbststeuerungseffekt, der einem System auf Grund der Drehbewegung einzelner Elemente oder des gesamten Systems innewohnend ist; das drehende Teil heißt auch Kreisel. Dabei handelt es sich nicht nur um eine Stabilisierung auf Grund des Trägheitsmoments, sondern auch um dynamische Vorgänge, die das System auch bei Störungen in einen stabilen Zustand zurückführen können. Die Wiedererlangung eines stabilen Zustandes wird nicht immer erreicht, die Nachhaltigkeit der Effekte ist also begrenzt.

Gyroskopischer Effekt bei Zweirädern Bearbeiten

Zweiräder werden ab einer Geschwindigkeit von etwa 10 bis 15 km/h nicht mehr überwiegend durch die Lenkbewegungen des Fahrers in der Spur gehalten, sondern durch einen physikalischen Effekt bei der Kreisbewegung, wie er auch bei Kreiseln auftritt: Bei ausreichender Drehgeschwindigkeit behält die Achse der Drehbewegung ihre einmal eingenommene Lage bei, solange keine Kräfte auf diese Achse ausgeübt werden, die in eine andere Richtung verlaufen als die Achse selbst.

Verblüffend ist die Reaktion von Kreiseln und Rädern, wenn eine solche "störende Kraft" auftritt. Das Phänomen kann man am besten mit dem ausmontierten Vorderrad eines Fahrrades demonstrieren: Nachdem das Rad – in senkrechter Ausrichtung gehalten – mit den beiden Daumen in eine schnelle Drehbewegung versetzt wurde, reagiert es auf Drehungen der Achse in folgender Weise: Wird das Rad aus der Senkrechten gekippt, vollführt die Achse eine schwer zu unterdrückende Bewegung in der horizontalen, das Rad dreht sich um seinen senkrechten Durchmesser zu der Seite, zur der es gekippt wurde. Gleiches vollzieht sich bei einer Drehung um den senkrechten Durchmesser, das Rad neigt sich aus der Senkrechten in die entgegengesetzte Richtung. Verallgemeinert: Jede Kraft, die senkrecht auf die Achse wirkt, erzeugt eine Kraft, deren Vektor sowohl senkrecht auf der Achse als auch senkrecht auf dem Vektor der auslösenden Kraft steht.

Anschaulich ist die Auswirkung dieses Effekts am besten an einer über den Tisch gerollten Münze oder durch einen über eine waagrechte Fläche gerollten Autoreifen zu demonstrieren. Wird der rollende Kreisel einigermaßen senkrecht in Bewegung gebracht, rollt er zunächst geradeaus. Mit abnehmender Geschwindigkeit werden aber die Störkräfte, die nicht senkrecht verlaufen, relativ so groß, dass der rollende Kreisel kippt. Aufgrund des oben beschriebenen Phänomens führt er aber gleichzeitig eine „selbsttätige Lenkbewegung“ in genau die Richtung aus, in die er vorher gekippt ist. Dadurch ist er in der Lage, sich selbst „auszusteuern“.

Dieser Effekt hat zur Folge, dass man mit einem Zweirad freihändig fahren kann. Durch Abknicken in der Hüfte wird das Rad aktiv leicht zur Seite gekippt. Der Gyroskopische Effekt wandelt diese Kippbewegung am Vorderrad in eine Drehung um das Lenkrohr um. Auf diese Weise wird der Lenker bewegt, ohne von den Händen geführt zu werden und man kann das Rad aufrecht halten.

Auch ein rein passives Kippen erzeugt ein Drehmoment auf das Vorderrad in der richtigen Richtung. Ähnlich wie eine rollende Münze zieht das kippende Fahrrad dadurch in eine Kurve, die der Kippung entgegenwirkt. Jedoch ist das Gewicht des Vorderrads zu klein im Vergleich zum Gesamtgewicht des Fahrzeugs und die typischen Störungen zu groß, um sich allein auf diese Weise aufrecht zu halten.


Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Gyroskopischer Effekt aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

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