腳踏車如何保持平衡

腳踏車是個很方便的交通工具。在大學校園裡，腳踏車是很常見的代步工具。除了代步，騎腳踏車也可以當作是一種運動。尤其是在這個注重環保的時代，腳踏車又再度盛行起來。我相信大部分的人在小時候都學過怎麼騎腳踏車，其中有一部份的人常常騎腳踏車。但是，很少人知道，腳踏車是怎麼在移動中保持平衡的。也很少人知道，腳踏車就算沒有人在上面其，也能在移動中保持平衡。

科學家曾經研究腳踏車是如何平衡的，在研究過程中他們發現，第一個能讓腳踏車保持平衡的因素就是----------腳踏車的輪子在旋轉時會引發一種陀螺儀效應。這個效應讓腳踏車輪子在傾斜的時後產生一個能讓輪子回正的力。想要感受這股力量的話，你可以拿一個輪子，讓它的方向與身體平行，轉動輪子，並且嘗試讓輪子左右傾斜。在你讓輪子傾斜的時後你會發現，你的手會感受到一股力量在抵抗輪子的傾斜。就是這個效應讓腳踏車在往旁邊傾斜的時後能夠回正。



除了陀螺儀效應，腳踏車前輪的結構也有助於腳踏車的平衡。在談論前輪的結構前，我想先介紹一樣東西。那就是在辦公椅以及購物車上的輪子。














大家可以仔細看一下，這種滑輪的轉軸比輪子與地面的接觸點還要前面，這樣的設計讓輪子的方向會隨著移動方向而改變。如果無法理解的話，可以試著找有滑輪的椅子或是賣場的推車試試看。一邊將椅子和車子往前後滑動，一邊觀察輪子方向的變化你就會懂我的意思了。而腳踏車前輪的設計與這個原理非常相似

腳踏車前輪轉軸比輪胎與地面接觸點還前面，這種設計使的腳踏車往前行駛時，輪子能保持方向，讓腳踏車能更容易保持平衡。

其實，上述的兩個因素都不是使腳踏車平衡的必要因素。之前，有科學家曾經設計出一種不具備上述兩種因素的腳踏車。這個科學家設計的腳踏車有額外兩個以相反方向旋轉的輪子抵銷陀螺儀效應，此外，這個腳踏車的前輪設計也和一般腳踏車不同。這個腳踏車的前輪轉軸比輪胎與地面的接觸點還要後面，所以也就沒有和滑輪椅一樣的效果。但是，當科學家測試這種腳踏車的時後，它還是能在移動狀態下保持平衡。所以，科學家因此發現，前面兩種因素並不是讓腳踏車保持平衡的主因。最主要的原因是腳踏車前輪的重量分布。腳踏車前半部的重心比前輪車軸還要前面，所以，當腳踏車傾向一邊的時後，前輪會比車軸先倒向一邊。例如，當腳踏車倒向左邊的時後，前輪會先向左邊轉，當前輪向左轉時，整個腳踏車也會向左轉，而腳踏車向左轉時，就把腳踏車向左倒的趨勢抵銷掉了。如果這樣很難理解，你可以拿一根棒子放在手掌上，嘗試去平衡這根棒子。當棒子前端向左傾斜的時後，你會把整個手掌向左移動，藉此讓棒子保持直立，這和腳踏車藉由左轉保持平衡是相似的道理。還有，當腳踏車左轉的時後，會受到向右的向心力，這個向心力會讓腳踏車回正。如果你不太懂什麼是像新力，就想像自己坐在直線前進的車子裡，突然間，這台車子向左急轉彎，這時後，你會感受到自己被推向車子的右側，這就是向心力。

腳踏車在我們的生活重扮演很重要的角色。在腳踏車運作的倍後也有許多有去的科學原理，希望這篇文章能帶給讀著們有趣的新知識。
























(如圖所示，前輪的重心比車軸還面一些) (圓圈代表車子不同部分的重心)