止まった自転車

質問

自転車で走ってる時は転ばずに走れるのに、止まるとバランスが取れなくなって足をつけないといけなくなるのは何故なんでしょうか？

物理については素人なんで、分かりやすく説明して頂けると幸いです。

回答No.3

joshua01

こんにちは。
　自転車が倒れない理由については、私も含め多くの方が疑問をお持ちになり、多くの場合、コマの原理（ジャイロ効果）で説明されますが・・・・私の経験では、実はこれは間違い！（と言い切ってしまいます（他の皆さん、ごめんなさい））

　あらためて次のような回答ではいかがでしょう。

　まあ、ジャイロ効果が全く働いていないわけではないですね。勢いをつけて無人の自転車を走らせるとかなり走りますし、オフセットを逆（普通、ハンドル軸から少し前に突き出ている前タイヤですが、ハンドル軸に対して少し後ろになるように改造してみる）と、ものすごく長く走ります。また、外した前ホイールを、軸を両手で持ち、誰かに少しタイヤを回してもらと、ホイールが傾かないようなすごい力を感じます。これらは紛れもなくジャイロ効果です。（もっとも、ジャイロ効果自体の原理の説明はとても難しい）
　しかし、例えば、自転車のサドルに２０Kgくらいの砂袋をつけるなどで重心を少し高くすると、いくら勢いをつけても無人ではすぐに倒れてしまいます。反面、「キックボード」（二輪のハンドル付きスケートボード）はホイールが小さい（ジャイロ効果が極めて少ない）のに、子供はちゃんと走ってますよね。

・・・ということで、走っている自転車が倒れないのは、実は話は単純で、つまらない理由が支配的です。
「人間がハンドルを切って自転車を左右に動かし、重心を調整しているから」・・・

　走っているとき、何かの理由で重心が右にずれると、支える力（タイヤの接地点）は重心から左にずれているので、右に倒れそうになります。そのとき、「走りながらハンドルを右に切ると、自転車全体が右にずれ、接地点の軸が重心と一致する」というだけ。
　まあ、「手のひらに長い竿を立て、右に傾いたら手を右に動かすと倒れない」という単純な理由でしょうか。
（ほかに、「走っているときに右にハンドルを切ると、左に遠心力が働き、重心を左に修正出来る」という説明も物理的には同じ意味です）

したがって、次のようなことが理解できるでしょう。

・　止まっているときはハンドルをいくら動かしても、接地点が左右には動いてくれないので立っていられないのは当たり前
（もっとも、止まっているときでもハンドルを大きく切ると、接地面は僅かに左右にぶれますし、また、思い切りハンドルを引いて前輪をジャンプさせるようにすると、接地点を左右に動かすことができます。これを利用してしっかり練習すると止まっていても立っていられるようになります。“ホイールスタンディング”という芸ですね）

・　子供に自転車を教えるとき、「ジャイロ効果があるので、勇気をもって勢いをつければ乗れるはず」という親御さんもいますが、実際には練習最初の頃はいくら勢いをつけても倒れてしまう。それなのに、ある日突然、かなり低速でも乗れるようになる。
（支えながら歩いてあげるときにじっくり観察してみるとわかりますが、初めての子供は車体を左右に傾けてもハンドルはまっすぐのままです。しかし、数十分間、支えて歩いてあげると、少しずつ、傾いた方に自然にハンドルを切るようになります。理屈を教えなくとも傾きを補正する方法を体が勝手に「発見」しているのです。２～３日練習すると、車体を少し大きめに傾ければ無意識に相当に大きくハンドルを切るようになります。これができることを確認したうえで「走りながら手を離す」と、もう自力で乗れるようになっています。）

・・・ということで現実的ながら結局つまらない考察になっていますが、いかがでしょうか。
ご理解の上でお役に立てば幸いです。