외발자전거로 중심을 잃지 않고 탈수 있는 원리가 뭔가요??

Question

어제 동내 놀이터에서 초등학교 3학년 정도 되는 남매가 같이 외발자전거를 타길래 엄청 신기했는데요. 근데 보면서 갑자기 궁금한게 외발자전거로 중심을 잃지 않고 탈수 있는 원리가 뭔가요??

Answer 1

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

외발자전거로 균형을 잡는데에는 여러 근육이 협응하여 사용됩니다. 외발자전거는 일반자전거에 비해 빠른 속도를 내어 자이르스코프 효과를 얻기 힘들기 때문에 항상 몸을 눕히고 젖히고 세우고 비틀고 하며 무게중심을 접촉점 연직상에 맞춥니다.

외발자전거에 올라타 일단 안정을 취한다면 균형을 잡는 방법은 조금더 간단해집니다. 간단한 음성피드백을 통해 가능합니다. 미세한 오른쪽으로의 기울어짐이 느껴지면 왼쪽으로 몸을 기울이는 방법입니다 이때 안장이 엉덩이에서 미끌어져나가면 바로 입원할 수 있기 때문에 허벅지를 사용해 안장에 허벅지를 고정해야 합니다.

하지만 앞뒤로의 기울어짐은 몸의 기울임과 함께 페달을 활용합니다.

앞뒤로의 관성은 진행방향의 가/감속에 따라 발생하므로 원하는 목표 속도에 도달하기 위한 가속도를 설정하고 그에 맞는 기울어짐 정도를 평형점으로 기울어짐 오차를 몸의 기울임과 페달의 가감속을 사용하여 고칩니다 이 매커니즘은 두 가지의 해결방법을 가졌기 떄문에 비교적으로 수월한데요 따라서 대게는 좌우 기울어짐을 바로잡는 연습을 반복해서 균형감각을 키웁니다.

Answer 2

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.

외발자전거는 중심을 잃지 않고 타는 것이 가능한 이유는 간단한 물리 원리 때문입니다. 외발자전거의 타이어는 중심축의 반경이 크기 때문에 일정한 속도로 회전할 때 회전운동량과 각운동량이 유지됩니다. 따라서 타는 사람은 중심축과 반대 방향으로 반동이 작용하여 자전거를 지속적으로 균형잡힌 상태로 유지할 수 있습니다. 또한, 전진 방향으로의 이동을 유지하기 위해서는 몸의 무게 중심을 중심축 위에 유지해야 합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

외발자전거는 중력과 운동량 보존의 법칙에 따라 균형을 유지할 수 있는 장치입니다.

외발자전거는 앞바퀴 하나와 뒷바퀴 하나로 이루어져 있습니다. 이때, 뒷바퀴는 운전자의 무게를 지탱하고, 앞바퀴는 방향을 제어합니다.

운전자는 뒷바퀴를 중심에 두고, 몸을 앞쪽으로 기울여서 앞바퀴와 함께 틀어주는 움직임을 반복하면서 직진하거나 좌우로 방향을 바꿀 수 있습니다. 이때, 운전자의 무게 중심이 왼쪽 또는 오른쪽으로 기울면, 무게 중심을 유지하기 위해 자전거의 반대 방향으로 힘이 작용하게 되어 균형을 유지할 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 외발자전거는 바퀴가 하나이므로 고개를 들어 머리와 척추가 수직이 되어야만 바퀴에서 균형 잡을 수 있는게 그 원리입니다. 때문에 외발자전거를 타게 되면 자연스럽게 바른 자세를 유지하는 방법을 배울 수 있고 척추 건강을 지키는 데 큰 도움이 됩니다.

Answer 5

안녕하세요. 박병윤 과학전문가입니다.

우선 앞으로 가려는 힘이 좌우로 넘어지는 힘보다 크기때문에 자우로 넘어지지 않는 것입니다.

기본적인 균형감각이 있다는 가정하에 상기원리 감안 부탁드립니다.

감사합니다.