Физики поняли, как остановить раскачивание чемодана на колесиках

Ученые сделали модель чемодана, катящегося по движущейся дорожке. Анализ показал, что, если багаж начал раскачиваться, его можно остановить, наклонив чемодан ближе к земле или ускорив движение. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society A.

Многие замечали, что чемодан на колесиках иногда начинает раскачиваться при движении, причем эти колебания могут не затухать, если не изменить параметры движения. Эта проблема заинтересовала французских физиков из Университета Париж Дидро. Они сделали модель чемодана из рамы с двумя колесиками, грузами по бокам и шарнирным соединением вместо ручки. В их эксперименте модель катилась по движущейся ленте.

Физики выяснили, что качание чемодана из стороны в сторону связано с асимметричным наклоном относительно направления движения. Например, если чемодан наезжает одним колесом на кочку или резко поворачивает, одно из колес приподнимается. Из-за этого другое колесо, которое временно становится единственной точкой опоры, оказывается ближе к оси движения. Когда первое колесо опускается на землю, приподнимается противоположное, и чемодан накреняется в другую сторону. В физических терминах такая ситуация описывается как связь между поступательным и вращательным движениями чемодана.

Ученые также исследовали динамику раскачиваний в зависимости от различных параметров системы. В частности, если чемодан отклоняется от вертикального положения больше, чем на 62°, его колебания подавляются, поскольку из-за увеличения угла центр масс чемодана приближается к земле, что ослабляет связь между различными типами движения.

Кроме того, колебания станут слабее, если чемодан будет двигаться быстрее. «Чемодан представляет собой забавный способ ухватить эту проблему, но исследование также применимо к любому транспорту на двух колесах, — говорит ведущий автор Сильван Куреш дю Пон. — Поэтому то же самое справедливо для автоприцепа и, возможно, для самолетов».