一種沒有人騎的自行車為了保持直立可自我平衡并能向前滑行很長的距離。 但是,這種自我穩(wěn)定的基礎(chǔ)物理機制是什么呢? 由來自代爾夫特理工大學(xué)的J. D. G.
- d a4 p6 ^4 `, n4 g! @# lKooijman及來自其它大學(xué)的同事所開展的新的研究證明,有關(guān)這種平衡行為的傳統(tǒng)觀念是具有誤導(dǎo)性的。 ! u8 w. i ^# B, r& C& P0 D
研究人員設(shè)計了一種新型、簡化的自行車,它甚至在沒有前輪陀螺扭矩(front-wheel gyroscopic torque)和轉(zhuǎn)向輪后傾效應(yīng)(caster effects)—— 在先前的研究中,這兩種效應(yīng)被認(rèn)為與自行車的自我平衡有關(guān)—— 的情況下仍然可在向坡下滑行的時候通過自我糾正而行駛。 $ r- a/ r9 C% @8 H, R9 f7 h v
他們的新型自行車(稱作二質(zhì)量滑行模型,或TMS,Two-Mass-Skate)用的是與在其上方的反向旋轉(zhuǎn)盤相接觸的小輪子,這些反向旋轉(zhuǎn)盤可向后旋轉(zhuǎn)以消除陀螺扭矩。研究人員還將前輪的旋轉(zhuǎn)軸后移到把手的后方以擺脫見于購物手推車輪子的后傾效應(yīng)。 7 k: ~8 C+ L" l! N' Q9 Y
在沒有人騎的情況下,這種TMS自行車仍然可以穩(wěn)定地向前移動,因此Kooijman及其同事說,陀螺扭矩和后傾拖距效應(yīng)從來就不是自行車自己平衡所必須的。 相反,研究人員提出,質(zhì)量分布在許多因素之中起到了自行車自我穩(wěn)定的一個關(guān)鍵性的作用。 他們的發(fā)現(xiàn)提示,現(xiàn)代的自行車設(shè)計還沒有實現(xiàn)它們的最大潛力。1 T3 u; z, m& h& W( J- j
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