Belangrijk: Voor het goed functioneren van nrc.nl maken wij gebruik van cookies (meer informatie).
Hiervoor hebben wij wel eerst je toestemming nodig. Klik op de groene knop als je hiermee akkoord gaat.

De fysica van de eenwieler

door

Hoe blijf je overeind op een eenwieler, natuurkundig gesproken? Hoeveel calorieën krijgt een geit binnen met zijn dagelijkse maaltje hooi? Hoe kun je met beschimmeld brood bacteriën naar de andere wereld helpen? Het Massachusetts Institute of Technology laat studenten hierover filmpjes maken voor schoolkinderen.

De helft van de volwassenen in de VS weet niet hoe lang één omloop van de Aarde om de zon duurt. Leerzame video’s die tegemoetkomen aan behoeften in het onderwijs kunnen deze vormen van onwetendheid bestrijden. Leraren mogen verzoeken indienen voor video’s (met een gedetailleerde lijst leerpunten) waarop studenten kunnen intekenen met een scenario.

De resultaten van een tweetal proefprojecten staan inmiddels online op k12videos.mit.edu (K12 staat voor kindergarten – 12th grade; dat zou bij ons neerkomen op basisschool plus middelbaar onderwijs). De video’s laten inhoudelijk wel wat steken vallen. Zo vertelt het filmpje over de eenwieler dat wrijving de essentiële kracht is bij optrekken en afremmen, terwijl het er meer om gaat dat je je zwaartepunt voor of achter je wiel moet brengen om je snelheid te kunnen veranderen.

Decaan Ian Waitz kondigt het project aan:

Het MIT werkt in K12 samen met de hier eerder genoemde Khan Acedemy, de fabriek van educatieve YouTube-video’s geleid door autodidact Salman Khan. Dank zij het MIT krijgt Khan video’s die zijn opgenomen in de toplaboratoria in Boston, terwijl het MIT kan meeprofiteren van het grote bereik in het onderwijs van de Khan Academy.

Geplaatst in:
Bekijks
Lees meer over:
antibioticum
brood
calorie
educatief
eenwieler
fysica
geit
hooi
ingenieur
k12
khan academy
massachusetts institute of technology
mit
onderwijs
penicilline
schimmel
student
video
waardering

7 reacties op 'De fysica van de eenwieler'

Otto Kool

In reactie op laatste opmerking; zonder wrijving kan een voertuig zich niet afzetten op de ondergrond, en kan (het zwaartepunt) dus nooit door middel hiervan versnellen of afremmen. Dus dat lijkt me wèl correct.

Herbert Blankesteijn

@Otto Het is correct maar niet essentieel. Als wrijving het enige is wat werkt, val je op je snufferd.
Als je wilt weten wat een eenwieler bij snelheidsverandering onderscheidt van andere vervoermiddelen (en de indruk wordt toch gewekt dat het daarover gaat) zijn andere dingen belangrijk, zoals de plaats van het zwaartepunt van rijder + eenwieler ten opzichte van het contactpunt op de grond. En dat is mijn formulering voor volwassenen, voor kinderen moet het natuurlijk iets uitvoeriger.

Dank voor de reactie en groeten, Herbert

Robin

Zonder wrijving geen versnelling (of vertraging), dus dat lijkt me ‘vrij’ essentieel.

Het zwaartepunt van het geheel t.o.v. contactpunt band/wegdek moet continu verlegd worden om te voorkomen dat de eenwieler tijdens versnellen of vertragen voor- of achterover valt om het scharnierpunt dat zich bij de wielas bevindt. Dit onderwerp wordt aangeraakt en enigszins inzichtelijk gemaakt bij het stukje over ‘countersteering’ (o.m. als video even wordt stilgezet en de pijlen worden ingetekend).

Dus de opmerking dat men in de video steken laat vallen, vind ik een beetje te streng. Je kan hooguit stellen dat de mechanica niet volledig uit de doeken gedaan wordt.

Herbert Blankesteijn

@Robin Het gedeelte over countersteering gaat over veranderen van richting. De reden dat ik op deze slak zout leg, is dat eenwieleren begint met rechtuit rijden: op gang komen en daar zonder ongelukken weer mee ophouden. Ook daarbij is het zwaartepuntverhaal cruciaal, terwijl de video hier alleen wrijving noemt. In een betoog gemaakt door studenten om leken uit te leggen hoe dat zit (neta bene onder de vlag van een instelling als MIT) , vind ik dat een minpunt. Daar komt trouwens bij dat het verhaal over countersteering ook opgaat voor de fiets en dus niet specifiek is voor de eenwieler, terwijl het dat wel is bij wegrijden en stoppen. Het is in dat geval zelfs makkelijker uit te leggen en te laten zien.

Otto Kool

Tja het is onvolledig, maar best complex om uit te leggen in een videootje. Tijdens een versnelling oefent de band een kracht uit naar achteren, de ondergrond een reactiekracht naar voren. Als je dan niets doet val je achterover. Om het ‘moment’ van deze kracht te compenseren moet je voorover leunen, zodat het zwaartepunt voorbij het draaipunt komt, een tegenmoment creeert en er momentenevenwicht is…

Romke

Om niet om te vallen moet je op een eenwieler je evenwicht bewaren in zowel voorwaartse als zijwaartse richting. In dit filmpje wordt de zijwaartse richting toegelicht als ‘een manier’ vanaf 2:19:
“One way of moving to keep yourself from falling is do something called counter steering”
Vervolgens wordt vanaf 3:43 uitgelegd dat voor de voorwaartse richting hetzelfde geldt:
“Idling is really like counter steering, because it’s all about moving the point of contact with the ground. [...] To just simply ride a unicycle you have to move the point of contact underneath you left and right and forwards and backwards.”
Een persoonlijke voorkeur kan zijn om eerst de voorwaartse richting toe te lichten en daarna de zijwaartse, maar dat is niet meer of minder correct of compleet.
De uitleg in het filmpje dat wrijvingskracht de versnelling veroorzaakt is correct en essentieel voor het begrip van de mechanica. De claim dat “het er meer om gaat dat je je zwaartepunt voor of achter je wiel moet brengen om je snelheid te kunnen veranderen” geeft m.i. precies de verwarring die we zo graag willen voorkomen.

Beer

Leuke discussie!
Labiel evenwicht, zo heette het in mijn natuurkundeles. De omgekeerde bezem op je hand rechtop houden. Kleine correcties. Voelen, kijken en je had het kunstje zo geleerd. Makkelijk zat, op een hand die in alle richtingen beweegbaar is!

Op een tweewieler fiets is de voor-achterwaartse balans met een voor- en een achterwiel geen probleem, . Stilstaan wel. Dat kan niet. In het beste geval ga je dansen, waarbij je het contactpunt van het wiel telkens onder of iets voorbij ter compensatie je zwaartepunt brengt. Rijdend meyt een tweewieler geldt de genoemde “countersteering’, om de ene kant op te gaan moet je eerst de andere kant opsturen om in de gewenste onbalans, benodigd voor de gewenste bocht, te komen.

Hoe stuur je een eenwieler? De eenwieler wil rechtuit omdat het contactvlak een vorm in de rijrichting heeft. Om toch een bocht te maken moet je met een gedoceerd draaischokje door die wrijving heen breken om een kleine hoekverdraaing om de verticale as te forceren. Kijk maar naar het armenspel en de torsie van de romp van de acrobaat. Grootste uitdaging voor de eenwieleracrobaat is om op de plaats licht heen hen weer rijdend en zijdelings corrigerend op een plaats te blijven.

Reageer op 'De fysica van de eenwieler'

Op deze site gelden onze huisregels. U kunt een gravatar gebruiken.