自行车只有两个轮子,能滚起来而不倒的原因是人有调节平衡的能力,能够调节重心,使重心在地上的投影点和2个轮子的着地点找同一条直线上,从而实现始终调节平衡的状态。
陀螺效应在保持自行车稳定中也许起到不可忽略的效果,但是,如果自行车单单凭借陀螺效应保持稳定,那么,初学者也应该在高速骑车时不会倒下。但是,2个陀螺似乎并不足以支撑骑车人重达几十公斤的身体的倾斜。刚学习骑车往往会摔得很惨。从另一个方面看,骑独轮车的杂技演员由于车速很低,甚至车轮完全停止转动,则基本无法依靠陀螺效应保持平衡。
自行车的平衡首先来自于骑车人腰部的肌肉。熟练的骑车人,其身体形成自动的条件反射,当自行车稍微倾斜倒下时,人的身体会感受到,腰部肌肉会自动动作,把身体拉向另一侧,形成的反向力矩促使车身抬起。
我们学习骑自行车,也就是训练身体的肌肉完成这种条件反射,而一旦学会,这个控制回路就保持在小脑中,随时可以启用,许多年也不会忘记。自行车本身的平衡机制,来自于前叉后倾。我们可以观察到,几乎每辆自行车的车把轴,都不是与地面完全垂直,而是后倾的。由于前轮是固定在车把的前叉上,因此又叫前叉后倾。
前叉后倾,使车辆转弯时产生的离心力其所形成的力矩方向,与车轮偏转方向相反,迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。这样,车子就有了自动回正的稳定性。车速越快,所造成的恢复力矩越大,骑车人就越感到稳定。
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