
一辆速度合适、转向机构自由的自行车,即使没有骑手,也可能向前滑行一段而不倒。常见解释说这是车轮的陀螺效应:旋转车轮抗拒改变轴向,所以把车架“撑住”。这个作用确实存在,却不是全部答案。
关键是倾斜与转向会相互影响。车身稍向左倾时,前轮若也向左转,接地点会移到重心下方;自行车随后走出一条弧线,而不是继续原地向左倒。车架几何、前叉转向轴、轮子与车架的质量分布,以及速度,共同决定这种修正是否及时、是否过量。速度太低或结构不合适,自稳定就会消失。
2011年的研究者甚至造出一辆特殊自行车,用反向旋转的轮子抵消主要陀螺效应,并让通常被认为有利稳定的“拖曳距”为负;它在一定速度范围内仍能自行稳定。这说明陀螺效应和正拖曳距都不是单独的必要条件,但不代表它们没有影响。真正起作用的是整车动力学:一次小倾斜能否引起恰当转向,并把轮子带回重心下面。
骑车人当然还会主动修正,尤其在低速时。实验揭示的不是“自行车不用平衡”,而是平衡并非只靠人的手,也不是由一个神奇效应独自完成。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.1201959
了解 Geoffrey Chen 的更多信息
订阅后即可通过电子邮件收到最新文章。