Hoe blijft een fiets zonder berijder stabiel?

De fiets zonder berijder uit de film Jour de Fête van Jacques Tati (1949)

Vandaag begint de 98ste Tour de France, met ruim 200 wielrenners. Maar ook zonder berijder kan een fiets verbazingwekkend lang in evenwicht blijven. En dat werkt niet zoals iedereen dacht dat het werkte, bleek onlangs uit onderzoek van promovendus Jodi Kooijman en zijn begeleider Arend Schwab van de TU Delft. Karel Knip beschrijft het vandaag in NRC Handelsblad.

De fiets zonder berijder, de riderless bicycle, kan na een stevige voorwaartse zet op eigen kracht nog een seconde of vijftien uitrijden – en lánger als hij een flauwe helling afrijdt, zoals dat mooi te zien is in de film Jour de Fête van Jacques Tati (1949). In die film zit een klassieke scène van een kleine twee minuten, waarin een fiets door een auto wordt gelanceerd en vervolgens alleen doorrijdt. Tijdens de achtervolging door de postbode van het dorp neemt de fiets een bocht, steekt een kruispunt over en parkeert zichzelf bij een café. De scène is te zien op YouTube:

Het wonder is dat de fiets ‘zelf-stabiel’ is, wat wil zeggen dat hij zich herstelt van een dwarse stoot, zelfs een stevige stoot, die hem onderweg wordt toegebracht. Die brengt hem even aan het slingeren, maar binnen een paar seconden neemt hij weer een vaste koers aan, in een iets andere richting. Maar met een licht herstel van de snelheid: de energie van het slingeren komt weer ten goede aan de voortgang. Kijk maar naar dit filmpje van Andy Ruina van Cornell University:

Hoe de fiets dat doet heeft fysici en wiskundigen bijna anderhalve eeuw beziggehouden. Het is bovendien tegen-intuïtief. Een fiets is op een andere manier stabiel dan een rollende hoepel. Dat zie je als je probeert een fiets zonder berijder achteruit te laten rijden – dat lukt niet:

Lang werd gedacht dat bepaalde technische eigenschappen van de fiets – naloop, gyroscopisch effect – de stabiliteit konden verklaren. Maar de Nederlandse en Amerikaanse onderzoekers bouwden een gek klein fietsje dat deze eigenschappen niet heeft en toch zelf-stabiel is.

Lees meer over de riderless bicycle van Kooijman en Schwab in het wetenschapskatern van NRC Handelsblad (digitale editie)