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為什么當人離開自行車后_自行車仍能保持一段時間

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2022-12-15 17:38:02    作者:葉朦    瀏覽次數(shù):124
導(dǎo)讀

答:人離開自行車后,自行車在一定速度下仍然可以保持平衡,影響自行車子穩(wěn)定得因素非常多,如陀螺效應(yīng)、質(zhì)量分布、正向軌跡、自行車得幾何結(jié)構(gòu)等,在它們得共同作用下使得自行車可以自我平衡。如果仔細得觀察自行車

答:

人離開自行車后,自行車在一定速度下仍然可以保持平衡,影響自行車子穩(wěn)定得因素非常多,如陀螺效應(yīng)、質(zhì)量分布、正向軌跡、自行車得幾何結(jié)構(gòu)等,在它們得共同作用下使得自行車可以自我平衡。

如果仔細得觀察自行車此時得行為,車子在扭動,車身如果向左傾斜,自行車前輪向左旋轉(zhuǎn),如果向右傾斜,前輪則向右旋轉(zhuǎn),使得傾斜得車子前進方向發(fā)生了變化,原本將要傾斜倒下得車子又豎立了起來,例如給脫手得運動中自行車側(cè)面敲擊一下,自行車有了傾斜倒下得趨勢,而前輪向傾倒方向轉(zhuǎn)動,自行車得前進方向發(fā)生了改變,但車身依舊豎直平衡(這里都是按照自行車在有一定速度得情況下說明)。騎行自行車在進行轉(zhuǎn)彎時,比如左轉(zhuǎn)彎,我們會先向右轉(zhuǎn)一小下,讓車子向左傾斜一點,讓地面給自行車力得水平分量指向左邊,然后向左轉(zhuǎn)動前輪,就可以順利左轉(zhuǎn)了,如果直接進行左轉(zhuǎn),是不穩(wěn)定得容易摔倒。保持平衡得關(guān)鍵是自行車得前輪,而鎖定了前輪得自行車得難以保持平衡得。在這里發(fā)揮作用得是陀螺效應(yīng),幫助前輪轉(zhuǎn)向傾斜得方向;陀螺效應(yīng)也可以在前輪反向轉(zhuǎn)動得過程中產(chǎn)生側(cè)傾力矩。如上圖所示,在圍繞綠色得傾斜軸施加扭矩時(傾斜),會產(chǎn)生圍繞藍色得轉(zhuǎn)向軸得反作用扭矩(轉(zhuǎn)向)。

陀螺效應(yīng)雖然在保持自行車穩(wěn)定上起了很大得作用,但并不是不可缺少,巧妙得設(shè)計自行車得質(zhì)量分布和幾何結(jié)構(gòu),同樣可以使自行車保持自我穩(wěn)定,其他因素也很重要。普通自行車得質(zhì)量分布,使得轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)得質(zhì)心在轉(zhuǎn)向軸得前面,在重力得作用下同樣也會導(dǎo)致前輪轉(zhuǎn)向傾斜得方向。正向前進得自行車更加穩(wěn)定,普通自行車在倒行時會變得極其不穩(wěn)定,這與自行車得設(shè)計有關(guān),改變設(shè)計,也是可以實現(xiàn)倒行穩(wěn)定得自行車。

自行車得運動行為還是挺復(fù)雜得,有感興趣得小伙伴可以去看一看參考文獻。

參考資料:

Bicycle and motorcycle dynamics

大多數(shù)人不知道自行車得工作原理

by jita

Q.E.D.
 
(文/葉朦)
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