Nachlauf und Selbststabilität
Welche Rolle läuft nach demselben Prinzip wie der Nachlauf am Fahrrad?
Erklärung: Bei der Einkaufswagenrolle liegt der Drehpunkt vor der Auflage — die Rolle wird hinterhergezogen und dreht sich von selbst in Fahrtrichtung. Beim Rad trifft die Lenkachse den Boden vor dem Reifenaufstandspunkt.
Ein Forscher baut ein Fahrrad, bei dem ein gegenläufiges Zusatzrad den Kreiseleffekt aufhebt (Jones 1970). Was passiert beim Fahren?
Erklärung: Der Kreiseleffekt hilft ein wenig, ist aber nicht die Ursache. 2011 zeigten Kooijman und Kollegen in *Science* sogar ein selbststabiles Rad ohne Kreiseleffekt und ohne Nachlauf.
Man schubst ein Fahrrad ohne Fahrer kräftig an. Was passiert meist?
Erklärung: Im mittleren Tempobereich lenkt die Front bei jedem Kipper von selbst in den Fall — dieselbe Korrektur, die ein Fahrer machen würde. Erst wenn das Rad langsamer wird, kippt es.
Ein fĂĽhrerloses Rad, das immer langsamer rollt, bleibt bis zum Stillstand von selbst stabil.
Erklärung: Die Selbststabilität gilt nur in einem Tempobereich (beim Messrad von Meijaard u. a. 2007 etwa 4,3 bis 6,0 m/s). Darunter fällt das Rad um.
Du schiebst dein Rad am Sattel und neigst es leicht nach rechts. Was macht der Lenker?
Erklärung: Wegen Nachlauf und Lenkgeometrie lenkt die Front beim Neigen in die Kipprichtung — so kann man ein Rad freihändig am Sattel um Kurven schieben.
Lisa fährt freihändig und neigt die Hüfte leicht nach links. Ihr Rad fährt daraufhin eine Linkskurve.
Erklärung: Die Selbststeuerung der Front übernimmt die Korrekturen; der Fahrer steuert mit kleinen Hüftbewegungen. Ohne diese Geometrie wäre freihändiges Fahren kaum möglich.
Ein Bastler dreht die Vordergabel um 180°, sodass der Nachlauf negativ wird. Wie fährt sich das Rad?
Erklärung: Ohne positiven Nachlauf fehlt bei normalen Rädern das selbsttätige Mitlenken in den Fall. Der Fahrer muss jede Korrektur selbst machen.
Einen Einkaufswagen schiebt man mit den drehbaren Rollen voraus. Was tun die Rollen beim Losschieben?
Erklärung: Eine nachlaufende Rolle richtet sich immer hinter ihrem Drehpunkt aus — dasselbe Prinzip richtet das Vorderrad eines Fahrrads in die Fahrtrichtung.
Ein Messrad wird ohne Fahrer mit etwa 5 m/s angeschoben. Es fängt kleine Kipper von selbst ab.
Erklärung: 5 m/s liegt im selbststabilen Bereich des Messrads (etwa 4,3 bis 6,0 m/s, Meijaard u. a. 2007): Die Front lenkt bei jedem Kipper von selbst in den Fall.
Ein Versuchsrad hat so leichte Räder, dass sie fast keinen Kreiseleffekt erzeugen. Es kann trotzdem von selbst stabil rollen.
Erklärung: Der Kreiseleffekt ist nur ein kleiner Helfer. Entscheidend ist, dass die Front beim Neigen in den Fall lenkt — das zeigten Jones (1970) und Kooijman u. a. (2011).
Ein führerloses Rad rollt zügig geradeaus. Jemand stößt das Vorderrad kurz zur Seite an. Was passiert meist?
Erklärung: Im selbststabilen Tempobereich klingt eine kleine Störung von selbst ab: Das Rad kippt leicht, die Front lenkt nach, und es richtet sich wieder auf.
Zwei Räder sind gleich, nur hat Rad A 6 cm Nachlauf und Rad B gar keinen. Welches lenkt beim Neigen stärker von selbst in den Fall?
Erklärung: Der Nachlauf lässt den Boden das Vorderrad wie eine Einkaufswagenrolle in die Neigung drehen. Ohne Nachlauf fehlt dieser Helfer.