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最新更新日：2008.05.14 ・ジャイロ効果について調べてみました ジャイロ効果という言葉はおそらく中学校くらいで知ったと思ってます。きっとそれなりに習ったんだとも思いますが恥ずかしながら今までさっぱりわかっていませんでした。 MTBに乗るときもクルマに乗るときも回転体ならばこの影響を受けるんだろうな・・・程度でしか考え及びませんでしたが、ロケットに興味を持って数年、いつかは知らなければと思っていました。 先日、名古屋伏見の「電気の科学館」に行ったらジャイロ効果を体感できるものがありました。それに似たものをロケットのビデオとかで見ていたのでぜひ体感したく子供たちにまじってやって見ました。 結論的に言うと「正直よくわからなかった」でした。そこでyoutubeを見ていたら「地球コマ」に出くわしました。子供のころに地球コマは持っていましたがあまりよくわかりませんでした。たぶんうまく回せなかったからだと思います。 ということで「東急ハンズ（栄アネックス店）」へ行って買ってきました。1700円弱の大きなものにしました。おもちゃコーナーの「コマ＆ヨーヨー」のゾーンにありました。 地球コマはこんなパッケージで売っています。
ここから先で記述することはたぶん文章では伝わらないと思います。ぜひ「地球コマ」を手に入れてジャイロ効果を「カラダ」で理解しましょう。 地球コマはいわゆる遊び方としては回転軸を重力に垂直方向にして遊びますが、自転車の車輪のジャイロ効果を理解するときは回転軸は水平にするといいです。（車輪も回転軸は水平ですから当然というば当然です・・・。） |
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僕は自分がわかりやすいように回転子の回転方向を決定しました。そしてフレームにも回転方向を書き入れました。つまり「いつもこの回転方向で回転子は回っているということにした」ということです。これを決めると後々わかりやすくなると思います。
この動きがいわゆる「地球コマ」の動きです。実際に見ると動きもびっくりですが音もけっこう大きくて「なにかが起きている」という感じが伝わってきます。といいつつもこの動きは自転車のジャイロ効果を説明には直接は使いません。（きっとつながっているとは思いますが・・・）
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さて実際に自転車のジャイロ効果に説明してみようと思います。
この持ち方が今回のポイントです。回転軸を机に水平に。ヨー軸回転を調べるのならばロール軸に相当する場所を持ちます。クイっと動かすとクイッと動きます。ネジレの関係のような方向に力が伝わる感じです。入力した量がそのまま出力方向に出てくるような印象があります。 こんな感じで地球コマを体感できたと思います。 さてここからは実際に起きていることに当てはめて見ます。XYZ軸の回転を各々ピッチ、ロール、ヨーといいます。自転車が平面を走っているときはピッチ方向は少ないのでロールとヨーに注目します。下の図は3次元空間を移動する飛行機で表現しています。
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■ヨー軸への回転の入力 次に下図のようにヨー軸入力をして見ます。するとロール軸は青い回転力が発生します。自分の経験で言うとコーナーリング中にステアリングを操作してバンク角を決定するときにこの力を使っているような気が・・・します。 今までは車体を引き起こす→ステアリングを内側に切る→回転半径を小さくして遠心力を大きくする→それを利用して外側に車体を引き起こす・・・と思っていましたが、もしかしたらこのジャイロ効果を利用しているのかも・・・と思いました。 しかしながらトレール＆オフセットがこのジャイロ力を小さくしているようにも思われどっちがどっちかはなんだか・・・まだわかりません。
今までは操舵側のフロントホイールの話でしたがリアホイールも当然、ジャイロ効果を持っています。 リアホイールでのジャイロ効果を理解するにはどの動きがわかりやすいかを考えてみたところ、リアタイヤが流れてカウンテーステアが当たるときかなと思いました。例えば右コーナーでリアホイールが流れると上の絵のような動きになります。すると車体を引き起こすような力が発生します。とここまで書きましたが実際にこの力を使っているたかどうかは・・・・正直わかりません。 なんだかジャイロ効果は自転車を操縦するときにはあまり使っていないような気がするのであります。ジャイロ効果の影響はあるのだけれど操縦操作には積極的には使っていないような気がしています。 いろいろ書いてきましたが結局はあまりわからないということになりそうであります・・・。これからも勉強してみます。 |
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