@ 2014.03.06 , 18:06

同时具备自行车和三轮车转向方式的怪车

自行车和三轮车之间向来井水不犯河水,看似相同的结构,却在转向上有很大不同。康奈尔大学的研究人员们将两种车合二为一,变成了一辆四轮怪兽——有力证明了掌握方向还是得靠扭屁股重力。

要理解自行车如何转向,首先请在脑海中想象一个盒子,这个盒子被放置在一辆朝前方直线行驶的公交车地板上。当公交车突然左转,盒子会向前方移动,但是在公交车乘客看来,盒子滑向了右侧。这种现象叫做离心力,公交车左转,乘客们并没有跟着滑动,即使公交车在盘山公路“终极连续U型弯道”上驾驶,乘客们也不会摔下座位。这是因为公交车左转时乘客身体也会向左倾斜,通过改变重心位置提供抵消将乘客向右推的离心力。骑车人转弯时也会用到这种原理,当我们骑车左拐弯时,我们将前轮带向左边,同时人向左侧倾斜,平衡轮子产生的力,以此保持平衡。而三轮车拐弯时不需要倾斜,三轮车向左转弯时,骑车人保持身体竖直,这时右后轮会向地面施加更大的作用力。

康奈尔大学工程师Andy Ruina觉得如果把自行车改造成三轮车会很有趣,Ruina指出重力在自行车骑行中只会是阻碍,会让你摔跤,但同时,也因为重力,转弯时人们才不至于从车上摔下。Ruina认为,三轮车也应该采用这种转弯方式,所以需要能够倾斜的后轮。

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波士顿东北大学的工程师也是自行车领域的专家Jim Papadopoulos告诉康奈尔大学的研究者要做出自行车和三轮车的混合体——根本不可能。虽然康奈尔大学的研究者最后还是做出了成品,但是老法师Papadopoulos却丝毫不以为然。“如果你没有亲眼见证,如果你没有做出样本……你脑子里想的可能就是纯狗屁。”这位专家说。

Ruina知道Papadopoulos所说是对的,但是几年来他实验的领域是一个“运动员比自然科学家更厉害”的领域,在这个领域经常有人类打破前人的猜想。同时他也想用实践打破自行车/三轮车的二元对立。如果能够造出一辆车,一辆在自行车和三轮车之间完美平衡的车,一辆既可以在转弯时后轮不向地面施加巨大作用力,又可以做到在不改变自身重心位置的同时以任何角度倾斜的车,一辆打破重力效应的车,自行车和三轮车的二元对立就能够被打破。

Ruina最后还是做出来了,他管这车叫“bricycle”,有点像中国幼童骑的三轮车,自行车后轮加装了两个辅助轮,以弹簧相连。弹簧紧绷时,这辆车拐弯就和三轮车一样;弹簧松弛时,这辆车拐弯就像自行车。但是,当弹簧处在某个位置,刚度刚好足够时,两只辅助轮和后轮会抵消掉彼此的重力。在这种刚度下,车辆会无法转向,如果这个时候骑车人拐弯,就会翻车。

Bricycle这车并非用于实际,但是设计者希望这辆车能给排放较小的窄体汽车提供新思路。

本文译自 Sciencemag,由译者 王大发财 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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