.webp)
Ketika mengayuh sepeda, pernahkah terlintas di pikiran detikers mengapa sepeda tersebut bisa berjalan secara seimbang di atas permukaan ban di atas tanah yang relatif kecil?
Mungkin awalnya kita berpikir bahwa pengendara sepeda yang menjaga keseimbangan tersebut. Namun ternyata, hal itu tidak sepenuhnya benar, lo.
Faktor Pengaruh Keseimbangan Sepeda
Jika diluncurkan tanpa pengendara yang mengayuh pedalnya, ternyata sepeda modern tetap bisa menyeimbangkan bagian rangka atas dan melanjutkan jalan di jalur seolah-olah ada pengendara yang membimbingnya.
SCROLL TO CONTINUE WITH CONTENT
Salah satu kejadian lucu yang terekam dalam arena balap sepeda mengabadikan peristiwa pengendara sepeda yang jatuh ketika melewati tikungan. Menariknya, hal berbeda terjadi pada sepeda yang tetap bisa berjalan melintasi jalur balap.
Geometri Kemudi Depan
Dr Christopher S Baird, dosen Fisika di West Texas A&M University menjelaskan, sepeda bisa seimbang tanpa pengemudi karena geometri kemudi muatan depan, seperti dikutip dari laman kampus.
Berdasarkan penelitian JDG Kooijman dan rekan-rekan tentang keseimbangan sepeda tanpa kemudi, Baird menjelaskan, bentuk kemudi roda depan dan rangka sepeda dibuat sedemikian rupa sehingga bagian depan sepeda lebih cepat jatuh dibandingkan dengan bagian belakang. Jika sepeda mulai miring ke kiri, roda depan akan jatuh ke kiri lebih cepat daripada bagian sepeda lainnya karena pengaruh gravitasi.
Akibatnya, sepeda berbelok ke kiri dan menyebabkan momentum sepeda tersentak ke kanan karena adanya gaya sentrifugal. Gerakan ke kanan ini mengimbangi jatuhnya sepeda ke kiri dan sepeda berakhir lurus kembali.
Dengan demikian, sepeda tanpa pengemudi sebenarnya tidak berjalan dalam garis lurus yang sempurna dan dalam posisi tegak sempurna. Namun, sepeda akan terus-menerus jatuh ke satu sisi atau sisi lain dan kemudian kembali ke posisi tegak karena momentumnya sendiri.
Efek Navigasi Mekanis dan Titik Kontak Roda
Efek giroskopik dan efek caster juga bisa memengaruhi keseimbangan sepeda tanpa pengemudi. Efek giroskopik adalah dampak langsung dari kekekalan momentum sudut, atau gerak berputar.
Melalui efek giroskopik, roda yang berputar cenderung tetap sejajar dengan arah aslinya. Efek ini berfungsi untuk mempertahankan arah yang tepat saat kendaraan bergerak.
Jika tidak ada gaya luar, momentum sudut total dari suatu sistem akan mempertahankan kekuatan dan orientasi yang sama. Akibatnya, gaya kecil tidak banyak berpengaruh pada roda berat yang berputar cepat miring menjauh dari arah aslinya.
Bukan soal Momentum Sudut
Beberapa fisikawan berpendapat bahwa putaran roda sepeda menciptakan momentum sudut yang cukup untuk menahan kemiringan yang terjadi ketika sepeda terjatuh.
Namun, berdasarkan eksperimen fisika selama beberapa dekade, momentum sudut roda dapat dihilangkan dan sepeda tetap bisa menyeimbangkan diri. Caranya dengan menambahkan dua roda lagi yang berputar berlawanan arah dengan roda aslinya. Roda ini dikonfigurasikan agar tidak menyentuh tanah.
Efek Kastor
Selain itu, beberapa ahli fisika berpendapat bahwa efek caster juga ikut serta mempengaruhi sifat keseimbangan sepeda. Efek caster berperan menggambarkan apa yang terjadi jika titik kontak roda dengan tanah terletak pada titik yang berbeda dari sumbu kemudinya.
Pengaturan tersebut menyebabkan sumbu kemudi bergerak maju. Titik kontak roda tersebut pun tertinggal, dan roda menjadi sejajar secara alami dengan arah gerak.
Contoh lainnya, efek roda caster juga ditemukan pada bagian bawah kursi kantor dan keranjang belanja. Jika kita mendorong kursi kantor, maka roda akan sejajar secara alami walau awalnya mengarah berbeda-beda.
Sumbu kemudi sepeda di belakang titik kontak roda dengan tanah diperkirakan juga akan menciptakan efek caster terbalik. Sepeda jadi berbaris di belakang roda depan. Inilah yang membuat sepeda tetap tegak.
(twu/twu)
