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自行车不倒之谜破解

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自行车为什么能平衡地前进?

一、轮迹变轨

首先可以可以把前后两轮的两着地点连成一条线。人车的重心垂线如果正好通过这根线,那么车是平衡的。但人稍微动一下或有风影响,这个重心垂线立刻就会偏移,如果前轮保持方向不动,车会进一步偏移,越来越大,就倒了。

如果车在行前,只要稍向偏移的方向转一下前轮,这时前后边线就可以在偏倒之前移到与重心垂线相交。

这时车又会偏倒,那么再重复这样动作,就可以保持重心垂线在两轮连线的两边移来移去。

所以,如果车速慢,横向移动的速度也慢,可能来不及调整过来,车容易倒。

肯定车速快更容易调整。

二、侧向离心力

车速快时,还有一个重要的力参与平衡,就是侧向离心力。

比如,向左偏时,前轮会自动或我们有意思地向左偏一点,这时车是向左画弧,有一个向右的离心力,刚好帮我们把车扶正。

所以当我们骑得飞快时,就发现只要很轻微的控制前轮就可以很好的平衡,好像都没怎么动方向。

其实计算也很简单,

离心力抗侧倾能力(又倾角表示):

tanα=V^2/Rg,

其中:V在3~15m/s

R>5m~

g=9.8m/s^2

结果数值可以很大,说明只要有足够的速度,即使很大的倾角都很容易纠正回来。比如45度,照样可以扶正。

而小倾角近于直线行驶时,转弯半径即使很大,即很小的调向角也可以产生足够的离心力让自行车回稳

发现很多朋友用陀螺效应、转动惯量、进动来解释,都是没找关键点。

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