A Brennan-féle giroszkópos egysínű vasút egy 1900-as évek eleji vonat volt, amely látszólag dacolt a fizika törvényeivel.
Nemcsak tökéletesen egyensúlyozott egyetlen sínen, hanem rejtélyes módon, a vezető bármiféle beavatkozása nélkül dőlt be a kanyarokban.
Ez egy valódi találmány volt, amit alkotója, Louis Brennan 1910-ben mutatott be a közönségnek.
A giroszkópos egysínű vasút előnyei
Az elképzelés az volt, hogy ha kettő helyett csak egy sínt használnak, a vonatok gyorsabbak lesznek, a vasútépítés pedig olcsóbbá válik.
Egy ilyen vonat nagyobb sebességgel tudott bevenni kanyarokat anélkül, hogy kisiklott volna, és a pálya építéséhez feleannyi anyagra lett volna szükség. A modern, magasban vezetett síneket körülölelő egysínű vasutakkal ellentétben a Brennan-féle egysínű vasút a már meglévő vasúti síneken is közlekedhetett.
Bár kissé kockázatosnak tűnhetett, szerkezetileg nagyon stabil volt. A vonat szívében egy giroszkóp (egy forgó eszköz, amely képes a forgástengelyének irányát a térben változatlanul megőrizni) helyezkedett el, ami még azelőtt korrigálta volna a vonat dőlését, hogy az utasok észrevették volna.
Ez pedig lenyűgöző mérnöki teljesítmény volt, különösen 1910-ben. De hogyan is működött valójában? Ahhoz, hogy jobban megértsd, mennyire tökéletes volt Brennan megoldása, egy kicsit bele kell mélyednünk a giroszkópok működésébe.
A giroszkópok működési elvei
Az alapelv az, hogy ha egy tárcsát nagyon gyorsan megpörgetsz, annak perdülete (más néven impulzusmomentum – a forgómozgás mértékét jellemző fizikai mennyiség) igyekszik tökéletesen stabilan tartani azt.
Ha megpróbálod az egyik irányba megbillenteni, elkezd forogni a függőleges tengelye körül. Ezt precessziónak nevezzük (az a jelenség, amikor egy test forgástengelye külső erő hatására megváltoztatja az irányát a térben). De ha a billentés helyett precesszióra kényszeríted, a tárcsa valójában az ellenkező irányba fog dőlni.
Tehát, amikor a tárcsa megbillen, az precessziót idéz elő, ami pedig arra készteti, hogy az eredeti erővel ellentétes irányba dőljön. Ez további precessziót eredményez, ami visszaállítja a tárcsát az eredeti helyzetébe. Pontosan emiatt fog a giroszkóp mindig az egyensúlyi helyzetébe visszatérni.
Brennan ebben látta a kulcsot vonata egyensúlyának megőrzéséhez. Ezért kísérletezni kezdett: egy lendkereket (egy nehéz, forgó kerék, amit mozgási energia tárolására használnak) szerelt egy vonatmodellbe, és egy villanymotorhoz csatlakoztatta.
Kezdetben ez működött is: minden alkalommal, amikor a vonat dőlni kezdett, a tárcsa precesszált, és függőleges helyzetben tartotta. Ennek a megoldásnak azonban volt egy komoly hibája.
Amikor a vonat egy kanyarhoz ért, azonnal kisiklott. A probléma az volt, hogy kanyarodáskor a giroszkóp nem fordult a vonattal együtt, mivel igyekezett megőrizni a helyzetét a térben. A vonathoz képest a giroszkóp precesszált, amitől a szerelvény felborult és leszaladt a sínről.
A probléma megoldására Brennan beszerelt a vonatba egy második giroszkópot is, amit az elsővel ellentétes irányba forgatott. A kettőt fogaskerék-áttétel kapcsolta össze, így amikor az egyik giroszkóp precesszált, a másik pontosan az ellenkező irányba tette ugyanezt. Amikor pedig a vonat beért egy kanyarba, mindkét giroszkóp igyekezett megtartani az eredeti irányát.
Ez azonban lehetetlen volt, mivel a fogaskerék-áttétel miatt nem tudtak egy irányba elmozdulni. Így mindkét giroszkóp kénytelen volt a vonattal együtt fordulni, és ez a nemkívánatos precesszió kölcsönösen kioltotta egymást.
Ez volt Brennan zseniális megoldása, mivel így már csak a vonat dőlése hathatott a giroszkópokra.
A cikk folytatódik – görgess le és kattints a következő gombra!
Kövesd új Facebook oldalunkat és értesülj további érdekes cikkekről:
