自転車はどうやったら倒れずに進むのか

キッズサイエンス

子供のころ、自転車に乗る練習で、転んでばかりでなかなか乗れなかった経験はありませんか?

ここでは、それを科学的に解決するために「自転車はどうやったら倒れずに進むのか」について、車輪とバランスの関係を考えながら紹介します。きっと自転車の練習に役立てると思います。

子供の多くが、自転車に乗るのが大好きです。

歩くよりも、遠くまで速く移動できるし、なによりも、風を切って走るのがとっても楽しいからです。

でも、自転車の乗り方について習い始めたばかりの頃は楽しいどころではありません。

車輪が2つしかないし、このグラグラしたものをどうやって倒れないようにするのかちょっと大変。

そんなときは、ぜひ以下を役立ててください。

自転車は止まると倒れ、走っていると倒れない理由

自転車って、止まっているときは、自力で立っていられないですよね?

そのため、自転車を止めるときはキックスタンドを使って、倒れないようにします。

でも、十分なスピードで自転車を走らせると、キックスタンドは必要ありません。

それはなぜでしょうか?

走り出すと自転車はなぜ倒れないのか?

自転車が止まると倒れやすいのに、走ると倒れなくなる秘密は、バランスにあります。

気づいていないかもしれませんが、皆さんはバランスをとる達人なのです。

歩いているとき、ローラーブレードに乗っているとき、自転車に乗っているとき、あるいはただ立っているときでさえ、あなたはバランスをとっています。

あなたは、バランスを保つのがとても上手なのです。

たとえば、歩道を歩いていると、友人がやってきて、あなたを片側に押したとします。

右側に押されたら、あなたは自動的に足を右に出します。

意識せずとも、体の上部分と足が一直線上になることで、バランスを保ちながら転ばないようにしているのです。

自転車を安定して走らせるときにも同じことが言えます。

自転車と自分の重心を中心に戻そうとする働き

自転車が直立しているためには、自転車の車輪とボディ、あなたの体を一直線上に保つ必要があります。

そのために、ハンドルを切るのです。

私たちは、道路をまっすぐ自転車で走っているように見えるかもしれませんが、実はハンドル操作で常に細かなバランス修正をして、自分と自転車が一直線になるようにしているのです。

自転車がほんの少し右に傾いたら、少し右にハンドルを切ります。

自転車が傾いている方向にハンドルを切るたびに、自転車とあなたの体重が車輪の上に戻ってくるのです。

自転車に乗っているときのことをイメージしやすいように、別のたとえを挙げましょう。

野球のバットのような、長くて細いものを手にのせて、まっすぐ立たせたままバランスを取ろうとしたことがありますか?

自転車のバランスのとり方をバットでイメージ

手の上でバランスを取ろうとすると、バットは片側に傾いてしまいます。

そのとき、私たちは手を同じ側に動かして、バットの下と上を一致させるのです。

そうすることで、直立を保つことができます。それは一瞬かもしれませんが。

自転車のハンドルをあやつって、思う方向に進ませるするのも、傾いたバットの下に手を戻すようなイメージです。

なぜスピードが出ないと自転車はバランスが取りにくいのか?

さて、自転車のバランスを保つのは、時に難しいものです。

乗り方を覚えたばかりのころは、特にバランスのとり方をマスターするまでに時間がかかります。

しかし、自転車に毎日乗る人でも、走り始めにペダルを漕ぎ出すとフラフラするのはよくご存知のはず。

最初はゆっくりとしか進まないので、ある程度スピードが出るまでは、何度かハンドルを切り直しながら自転車と体を一直線上に並べる必要があるのです。

そこで、もうひとつの疑問が生まれます。なぜ、スピードが出ないとバランスが取れないのでしょうか?

自転車が傾き始めたら、バランスを保つために傾いた側に速く移動して倒れそうな自転車を立て直さなければなりません

しかし、自転車の速度が遅すぎると、左右に素早く移動して自転車の上にバランスをとることができなくなります

走り出すと自転車のバランスがとれやすくなるのはそのためです。

自転車の構造自体がバランスを保って走る力になっている

実のところ、自転車はある程度のスピードがあれば、人が乗っていなくても倒れずに進むことができます。

これは、前輪の接地面とハンドルの軸にズレがあることで、自転車が傾くとハンドルが傾いた側へ自然に曲がる力が生まれるためです。

その他、ハンドルの軸とタイヤの重心のズレ、回転している物体はスピードが早くなるほど倒れにくくなる現象(ジャイロ効果)などさまざまな要因があわさって自転車は安定して走ることができるのです。

自転車に乗る練習のコツ

自転車の乗り方を学ぶのは難しいことです。

自転車をまっすぐ走らせるためには、まずは自分自身で操作方法を学ぶ必要があります。

でも、ここで紹介したことで、自転車のかじを切るときは、自転車を進みたい方向に向けるだけでなく、バランスを保つことも重要だということがお分かりいただけたと思います。

最初はフラフラするかもしれませんが、一度乗れるようになれば、自転車に乗るのと同じように簡単に乗れるようになります。

あともう少し頑張って、スピードにのりながらバランスを保つ練習をしてみてください。

参照元:
How Does My Bike Stay Up? | Physics for Kids
How Do Bikes Stay Up?