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A theory of wheelchair wheelie performance

I risultati di questo studio analitico delle prestazioni di wheelie possono essere riassunti in due equazioni di progettazione della sedia a rotelle, o regole empiriche, come sviluppato nel documento. L’equazione che contiene i parametri significativi coinvolti nel popping di una impennata per salire sul marciapiede è: fh = 0,8 mg theta c.g. dove fh è la forza del bordo della mano, m è la massa della sedia a rotelle + utente meno le ruote posteriori, g è l’accelerazione di gravità (9,807 m/s2), e theta c.g. è “l’angolo c.g.”, cioè l’angolo tra la verticale attraverso l’asse posteriore e una linea che collega l’asse posteriore al centro di gravità del sistema. L’equazione mostra che riducendo la massa e/o l’angolo di c.g. sarà più facile fare un’impennata. L’angolo di c.g. si riduce spostando la posizione dell’asse posteriore in avanti sulla sedia a rotelle. Il bilanciamento dell’impennata è l’altro aspetto della performance considerato; dove l’utente bilancia la sedia a rotelle sulle ruote posteriori per scendere dai marciapiedi o solo per divertimento. La facilità con cui un sistema può essere controllato (bilanciato) è legata alla stabilità statica del sistema. La stabilità statica è definita come: omega 2 = mgl/J dove J è il momento d’inerzia della massa al centro di gravità del sistema nella direzione perpendicolare al telaio laterale. Per un migliore controllo della sedia a rotelle durante l’equilibrio della stessa, la stabilità statica dovrebbe essere ridotta. Le misurazioni del valore del momento d’inerzia della massa polare per una tipica sedia a rotelle + utente di m = 90 kg sono risultate essere J = 8,7 kg-m2. Per diminuire il valore della stabilità statica, Equazione , si può aumentare J o diminuire m e/o l, dove l è la distanza dall’asse posteriore al c.g. del sistema. Si dimostra anche che bilanciare un’asta nel palmo della mano (pendolo invertito) è un problema matematico simile al problema dell’equilibrio delle ruote, e un’asta di lunghezza 1,56 metri è simile a una carrozzina + massa del sistema utente di 90 kg. Tuttavia, il bilanciamento di un’asta è fatto principalmente utilizzando la percezione visiva, mentre l’equilibrio della ruota coinvolge i propriocettori articolari umani e la percezione visiva più vestibolare (orecchio interno). Quindi, un semplice test per determinare la lunghezza più corta dell’asta che si può bilanciare nel palmo della mano (oltre a misurare la capacità di forza del bordo della mano e il tempo di reazione semplice) può indicare se un utente su sedia a rotelle troverà facile fare l’equilibrio su wheelie.