摩托车物理学

我放在上面的这张图很有趣。对于那些不知道的人来说，这是一张来自“MotoGP倾斜角度体验”的图片。长话短说，它可以让像你我这样的普通赌徒体验到64度倾斜的感觉，就像我们共同的赛车英雄，也就是罗西，Márquez和米勒。虽然这看起来只是在两场比赛之间浪费15分钟在当地MotoGP赛事上的一种愉快的方式，但这实际上是一个天才的想法，它做了一些非常重要的事情摩托车骑士训练．

我们都很清楚，学习摩托车物理的真正挑战是如果你做错了，你可能会在摩托车事故．相比之下，像烹饪或音乐，错误只是你犯的恼人的事情，你要弄清楚并继续前进。

但在摩托车界犯一个适当的错误，后果可能是住院，永久残疾，甚至单程旅行到大型的空中MotoGP赛道。这项游戏的高赌注导致大多数骑手把骑自行车的艺术当作俄罗斯轮盘赌——这是正确的。没有人应该在第一次骑自行车时就试着跪下。那太疯狂了。

但Moto GP上这个巨大的“铰链上的自行车”吸引人的地方在于，它允许人们安全地挑战摩托车物理的极限;它向他们展示了当自行车倾斜时会发生什么，并提供了对发挥作用的力量的更高层次的理解。它还可以把这个过程分解成简单易记的东西——最重要的是，它可以让参与者了解当自行车倾斜时发生了什么，而不需要他们在高速下尝试类似的动作。

从本质上说，他们是在实践之前学习运动和物理相互作用的理论。那我的自定义皮革比赛衣服戴朋友，这是他们的说法物理．

所以，让我们戴上摩托车迫击板的帽子，看看当你骑着心爱的摩托车在路上穿过一组弯道时，实际发生了什么。我要把这整辆车分成三个主要部分加速，刹车和转弯。

自然地，转弯是身体力量的大爸爸，所以让我们把它留到你适当热身的时候。

1.加速物理

我们要做的就是把一辆普通的摩托车从静止状态提升到舒适的巡航速度。不用说，在发动机关闭的情况下，摩托车在静止状态下只有一个主要的力作用在它身上，那就是重力。

重力和转矩

去吧，把引擎打开。现在有两种力作用在它身上:重力和一个在它里面旋转的大质量物体。简单地说，活塞、曲轴和其他组成发动机内部旋转质量的部件产生了“扭矩”(一种能使物体绕轴旋转的力)。启动引擎，艾萨克·牛顿爵士的第三定律就在这里发挥作用了——它说:“自然界中的每一个作用力(或力)都有一个大小相等、方向相反的反作用力。”

在这种情况下，当发动机旋转时，它也对自行车本身施加了一个大小相等、方向相反的力。以我的宝马和它的平角发动机为例，当我在静止状态下启动引擎时，整辆车都会向右摇晃。实际上，这是发动机曲轴的逆时针旋转，推动自行车的其他部分，试图使整个自行车沿顺时针方向旋转。

由于重力，曲柄的旋转轴，以及自行车是在地面上的事实，这个力转化为自行车的顶部向右移动。

但这里最好的“反作用力”是推动你和你的自行车向前的力，也就是这个旋转的引擎在后轮上施加的力。它通过推动自行车前进来实现这一点，在牛顿第三定律的另一个例子中，它也看到了自行车自身对道路的推动，或者如果你想要更夸张一点，它实际上是自行车试图让整个地球在与自行车前进方向相等或相反的方向旋转。

按照这个想法的逻辑推断，如果一辆自行车有足够的质量和扭矩，它就可以停止并/或改变地球的旋转——但这是周五啤酒的话题，我们不会在这里讨论。

所以基本上，发动机转动的力被传递到后轮，后轮推着路面，推动自行车前进。由于大多数摩托车的轴距相对于重心和离地面的距离都相当短，一辆摩托车如果后轮有足够的扭矩，最终会使前轮离开地面。

这就是为什么拖曳式自行车往往坐得很18luck新利娱乐在线低，后摇臂很长:自行车的轴距越长，后轮泵出的扭矩就越难将自行车的前部抬离地面。在拖拽自行车中，关键在于18luck新利娱乐在线你能给地面施加多大的力，而不是让自行车打环，让物体落在你身上;因此，他们史诗般的长度。

为什么摩托车在你骑的时候会稳定

在这一点上起作用的另一个力是自行车两个轮子旋转的力。不像发动机的转动力，这个力不只是在加速度下才存在。相反，它是随时存在的，完全依赖于两个轮子旋转的速度。如果你以恒定的速度巡航，摩托车就不会出现前轮倾斜，但车轮和轮胎的质量所产生的角动量是恒定的。而且，由于角动量守恒定律的存在，自行车的转轮会倾向于使摩托车保持直立，并沿直线行驶。

不相信我吗?然后想想你有多少次看到一个MotoGP的车手只看到他们的自行车恢复正常，并继续直线前进，直到撞到一个障碍。朋友们，这是车轮保存角动量的结果。你们中有多少人见过没有支架的固定自行车自己站起来的?完全没有,对吧?同样，这是因为自行车的轮子没有旋转，因此除了重力，完全没有其他力在起作用。

这里的最后一个主要因素也是关于老牛顿的。他还表示，静止的物体将保持静止。所以当你踩油门，自行车开动时，你的身体会想要保持静止。在轻微加速时，这几乎察觉不到，但如果你真的给它一些豆子，自行车会向前启动，你会有一种感觉，你的身体想向后滑下自行车。

最自然的反应是握紧杠铃，但你猜怎么着?没错，你在自行车上的主要抓手也是油门;这就是让自行车跑得更快的部分。听说过威士忌节流阀吗?繁荣。

另一个(虽然更小)在这里起作用的力是风的阻力，它也会推动你和自行车。但我们不会在这里深入讨论，因为除非你计划在当地的赛道上进行一场比赛，否则在正常速度下，这些力不足以产生任何有意义的影响。当然不会给你带来危险。

安全经验:在加速过程中，扭矩力将抵消保持自行车前轮在路上的重力，降低转向的有效性，并可能使前轮离开地面。摩托车的旋转车轮的力量使自行车保持直立，想要头部直。当你的摩托车加速时，你的身体会想要“呆在后面”，影响你的姿势，对杠的抓地力和你施加的油门。

2.制动物理

这里我就不重复了，所以大家放心，自行车总是有向下推的重力，如果它在移动，轮子就会有角动量。但是当你踩刹车的时候会发生什么呢?有趣的是，这几乎与你大力加速时发生的情况完全相反。如果你想一下，一辆在强加速下的自行车会有前轮倾斜，但是一辆在强刹车下的自行车会怎样呢?没错，它会做一个倒车，或者“停车”。如果你期待它并能控制它，那就很有趣，但如果你不期待它，那就超级危险，甚至是致命的。

摩擦和惯性

当你用足够的力量刹车时，前轮胎和路面之间产生的摩擦力与发动机扭矩的作用相反;由于自行车的重心在路面之上，它会试图绕着轮胎与路面接触的点旋转整个自行车，因为自行车的质量在那一点之上。同样，如果自行车和汽车一样长和低，就不会发生这种情况。

同样的力将后轮抬离地面，实际上降低了它在整个停车方程中的有效性。在汽车中，重量分布是不同的，所以你永远不会看到一辆汽车做紧急制动操作和翻转车顶。相反，你只会看到它俯冲，所以机头向下，尾部向上。同样，一辆汽车在强大的加速度作用下，会抬起车头，蹲在后面。

和汽车一样，自行车上的abs或防抱死制动系统可以防止车轮在严重刹车时完全锁死。18luck新利娱乐在线对于汽车来说，这很重要，因为你无法驾驶车轮锁住的汽车。但作为骑自行车的额外奖励，它还可以防止你从自行车的杠上被推出18luck新利娱乐在线来，否则会自动侧手翻。不要犯错误，摩托车紧急停车是非常危险的，要不惜一切代价避免，但最好知道如果真的发生了，ABS会保护你(以及你的手、脸、腿和手臂)。

另一个“相同但相反”的力是你运动中的身体想要保持运动状态的力。所以在加速的时候，你不是被逼着离开车尾，而是在自行车减速的时候，你被逼着向前靠在车把上，而你没有。幸运的是，没有威士忌油门的对立面(不，伏特加制动不是一个东西)，你的平均骑姿意味着，处理制动力简单地推杆比“拉”加速力容易得多。

刹车安全经验:在没有ABS的自行车上用力刹车会抬高后轮，可能会把你甩到车把上。在所有可能发生在自行车上的紧急情况中，紧急刹车是你最想避免的。如果有真正的速度，几乎总是会把你置于严重的危险中。尽管经验丰富的摩托车手会告诉你，在紧急情况下调节非abs摩托车的制动力是非常困难的。95%的车手，甚至是优秀的车手，在遇到足够大的惊吓时，都会立刻踩下所有的刹车。

3.转弯物理

好的。这是橡胶真正碰撞路面的地方。使自行车转弯的物理原理非常复杂，所以我们在这里只介绍最重要的一些。削尖你想象中的铅笔，集中注意力。它能救你的命。

想象一辆摩托车在拐弯处拍摄的快照。这里也不是普通的城市角落。虽然物理原理在很大程度上是相同的，但为了便于讨论，让我们想象一个广阔的农村角落。那些持续时间超过几秒钟的照片，可以看到你和自行车的高度倾斜。这里有三股主要力量在发挥作用。

平衡(平衡)和离心力

在这个想象中的静止时刻，自行车倾斜(比如说)45度。很明显，如果你在原地不动的时候把脚放在固定杆上，自行车就会摔下来。但为什么没有呢?这是因为存在一种力的平衡，将自行车往下拉(重力)，并想要推动它直立。这个直立的力是“离心力”。离心的字面意思是“中心逃离”;现在你知道为什么了。这个力把你推离转弯中心。

简而言之，骑手通过向车杠的输入和将身体重量转移到弯道内侧而使自行车倾斜，抵消了让你和自行车冲出道路进入灌木丛的力量，就像一个孩子骑着旋转木马旋转太快一样。

拯救生命的力量当然是自行车车轮和路面之间的摩擦力。当你踩油门和踩刹车时，同样的摩擦也会帮助你的车轮离开路面，所以当你觉得摩擦可能有点糟糕的时候，它就拯救了你的生命。没有摩擦，没有转弯。

所有这些只是考虑在自行车倾斜的一个轴上起作用的力。现在想象一下所有其他的作用力。风的阻力把你和自行车向后推。旋转车轮的角动量让自行车保持直立并保持直线运动。除此之外，你还可以加上角动量和扭力，因为自行车的发动机在转动时转速和角动量都发生了变化。那反向转向的事呢?我的上帝。戴着头盔的人的头脑不可思议。

现在你可能开始想象为什么在弯中用力刹车真的不是一个好主意。或加速。在这个已经很复杂的等式中，再加上速度和摩擦力的迅速变化，一切都将变得一团糟。

最后，摩托车可以转弯的事实现在看起来很了不起，不是吗?当你看MotoGP自行车过弯的时候，知道你能走多远，这也是令人兴奋的。他们让膝盖、手肘甚至头盔(大口)接触地面，不过是骑手试图达到转弯平衡的一种尝试，但在这种情况下，这种平衡可以让他们更快地转弯而不被甩出。

同样地，如果你想要制造世界上最快的MotoGP自行车，你所需要做的就是让它的倾斜度超过我们在本文开头提到的64度。

当通过弯道的速度增加时，离心力想要把你甩出去。用一个更大的倾斜角度来平衡它——这样就可以让更多的重力发挥作用来平衡重心——朋友们，现在你就拥有了一辆赢得比赛的自行车。如果你能弄清楚如何在路上保持足够的橡胶，骑手的脚应该放在哪里，以及如何设计一辆看起来像颠倒金字塔的自行车。

把所有这些正确地组合在一起，这就是物理学(和大量的技能)所能做到的。

安全教训:摩托车转弯是关于平衡你的倾斜角度(即重力把倾斜的自行车拉过来)和试图把自行车抬起来的离心力，并把你推到角落外。转弯事故中很大一部分是伴随目标固定现象发生的;骑车者对自行车过弯的能力失去信心，使自行车恢复到直立位置，因此跑得很远。总是透过弯道看，而不要往里看，一旦你驶入了弯道，永远不要突然刹车、油门或转向。记住，在这条链条上最薄弱的一环是你自己;几乎所有的摩托车转弯都比你难。