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(zhǎng)的距離。 但是,這種自我穩(wěn)定的基礎(chǔ)物理機(jī)制是什么呢? 由來自代爾夫特理工大學(xué)的J. D. G.
9 l: p: K4 }$ L! uKooijman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。 . G- i" E4 M; t
研究人員設(shè)計(jì)了一種新型、簡(jiǎn)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(shí)候通過自我糾正而行駛。
) E) y$ u5 X& h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)。
8 t! S* A) X, I. J8 C, K8 p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(dòng),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(gè)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(jì)還沒有實(shí)現(xiàn)它們的最大潛力。2 l/ I, t% d9 `( @- {9 q- m5 f- z
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