物理学解读:印度阅兵摩托车大撒把,为啥不会倒?

物理学解读:印度阅兵摩托车大撒把,为啥不会倒?

首页休闲益智金字塔摩托更新时间:2024-04-16

说起印度军队,有一项技术是世界没有第二个国家能跟他比的,那就是摩托车表演。

每年1月的“共和国日”阅兵式上,印度边防军和信号部队的摩托车绝技表演,都是一项令人叹为观止的压轴戏。

摩托不在多,而在载人多。

万人瞩目的阅兵场上,层峦叠嶂的叠罗汉金字塔造型,用摩托载着从元首面前经过,展示了印度军队特有的精神。

大撒把、头朝下、飞鸟状、金字塔……没见过这阵势的外国元首,受邀参加阅兵后,都会觉得不虚此行,大饱眼福。

2015年奥巴马总统第一次现场观摩,当时就叹为观止,彻底震惊了。

他伸出大拇指点赞,幽默地说,美国的特勤部不可能允许我这样骑摩托,尤其是不会允许我用头部来骑。

从军事历史文化演进来说,印度军队的摩托车表演,是由于高原山地的地理环境所限,骑摩托车在枪林弹雨中传递军事信息更便捷,所以摩托特技表演有其意义。

随着科技进步,信号传递不需人力抵达便可完成,所以摩托车表演就成为一道风景,竞技、挑战精神超越其使用价值。

经久不衰的摩托车花式表演,激励着印度人不断探索超越,打破了一项又一项的世界纪录。

比如,最高纪录是一辆摩托车上载58个人接受检阅。

再比如,大撒把Z字型“飘逸”16公里,他是由信号部队队长阿巴耶吉特·梅拉维特保持的。

他还在2013年,以站在摩托车上行驶16公里的极限数据,入载世界吉尼斯纪录。

摩托车载人这事,只要车身质量过硬,架钢架垫板子,分配均匀,大可往上叠加。没有什么特别的技术含量。

唯独大撒把这事,看起来特别不可思议。

印度人的绝活在于,不仅可以让行驶的摩托车大撒把,而且可以大撒把后在上面练瑜伽,翻跟头,登上梯子看风轻云淡。

注意,这是两轮的,行进中的,需要保持数公里和转弯的。

这到底是一种什么神操作?

从运动学的角度来说,大撒把又是一种什么平衡原理呢?

令人费解。

昨天看到一个网友在飞春读传发的文章后有问,我就特意研究了一番,用历史作者的叙事方式,来讲一个物理学的科普知识——

行进中的自行车、摩托车,如何以转弯保持平衡的?

有人说你这真是钻牛角尖了,骑自行车摩托车,靠的就是调整人的重心,维持车辆动态平衡,没啥神秘。

此言只知其一不知其二。

你可能只知道人在车上骑的时候,可以用重心去控制车辆不倒,但你见过没有人骑的行驶中的自行车吗?

给它一定速度,它竟然可以进行自动转弯微调,甚至在遇到左右力量的干扰时,它仍然可以左右晃动两下,而继续保持行驶不倒,这又是为何?

事实上,世界上自从18世纪发明了自行车以来,关于它的平衡原理就一直争议不断,这也是科技领域的事实。

我查了半天资料,总算弄懂了些,现在给大家分享一下。

大撒把和自行车转弯自平衡是一个道理,弄懂了转弯自平衡,基本就弄懂了自行车为啥骑着不会倒,摩托车为啥可以大撒把转弯行驶十几公里。

历史上,认定自行车平衡原理的,有角动量守恒,有螺旋效应等不同理论,随着时间的推移和实验室的数据证明,一个个被推倒,一个个再设立。

近年来比较靠谱的说法,是3种动力机制的综合叠加。

一是前轴后倾使然

仔细观察自行车前轮你会发现,前叉的方向是向前斜的,这就导致前叉转向轴方向,与轮胎实际接触地的方向,不在一处。

前叉指向的地点(前叉直线与地面的虚拟交叉点),比轮胎实际触地点要靠前那么几厘米。

就这几厘米,就藏了无限的玄机。

在物理学上,这段距离叫曳距。

就是它,导致了当车身倾斜时,轮胎的触地点会受地面的作用力,而推动车把微微转向倾斜的方向。

其原理,就跟我们办公转椅下的万向轮一样,轮轴和触地点有点距离差,据此可以拉动转向。

前叉越斜,触地点和前叉线的虚拟触地点距离就越大,因车身倾斜而导致的转弯敏感度就越高。

车把的转向带来离心力的产生,从而抵消了车身倾斜带来的不稳定性。

这也就是为啥前叉越斜行驶越稳,越容易大撒把的原因。

垂直的前叉和转轴,是无法大撒把的,你随便倾斜,车把不会“意会”你的话的。

二是车把重力使然

一个鲜为人知的细节是,自行车摩托车的车把,都设计在车把转轴的前面,而不是后面。

这固然是有利于人体伸出胳膊倾斜扶把,但它带来了一个不可忽视的重心拉力效果,即:

如果车身倾斜,车把自身的重心会偏离轮胎,从而在车轴的前方产生一个向一侧倾斜的重力,拉着车轮围绕车轴转向,偏向车身倾斜的一方。

这是车身倾斜产生自动转弯、继而产生离心力、保持车身斜而不倒的第二个因素。

有人说既然这样,为啥车不一直斜着自动保持平衡,一直转弯下去呢?

这就是第三个原因在起作用了:陀螺效应。

我们儿时打陀螺,都有这样的经验,打得越快,陀螺转得越急,站的就越稳。

即便开始有很大的斜度,它也会在急速旋转中摇摇晃晃,摇摆幅度越来越小,最终笔直旋转,或者左右微摆,动态微调,立而不倒。

这就是陀螺原理,也叫陀螺效应:转动的物体,会努力保持与其垂直的轴心的平衡稳定。

指尖陀螺,原理一样

放到自行车上,轮子是前后急速转动的,它就会努力自动保持车轮轴的水平平衡。

所以我们会看到,你如果人不骑车,向前推送一段距离,给它一定的速度,松开手后,它在平稳的路面上,仍然会直行并左右微调,直到速度降下来,没有了离心力,支撑不了它的平衡。

试验者称,事实上,自行车平衡,不是哪一个动力机制运行的结果,而是合力作用的结果。

10年前,小编有一辆弯把赛,经常上下班骑,40分钟的骑行,基本扶把的时间不到5分钟。

有时候该转弯了,也不过是用一根指头轻轻一点就OK了,那种三四十码速度下的平稳感觉,很踏实,很安全,丝毫没有倾倒之虞。

在车上边骑边脱衣服、穿衣服,两手抱头活动颈椎仰望蓝天,甚至闭眼几秒钟,只要前方无交通障碍,都是常有的事。

那时不知道这些平衡原理,还以为是自己的驾驶技术好、车好。

其实不然,是车辆设计者200多年前就为我们造好的。

骑自行车如此,在质量更沉稳的摩托车上,更是如此。

定速巡航后,人在座位上站立、蹲坐、练瑜伽,甚至在座位上跳迪斯高,只要能抵消倾斜带来的失衡,完全是可以的。

因为,它太稳了。

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