和陀螺效应一样,离心力的大小也跟轮轴转动的速度有关,转速越快离心力越大。
在离心力的作用之下,不少双手脱把的“勇士”就出现了,这也从侧面体现了自行车不倒。并不完全依赖与车把的控制,因为在双手脱把的状态下,它照样可以平稳前行。
在宇宙天体的运动中,离心力也十分常见,比如地球的天然卫星月球在引力的作用下一直围绕着地球做惯性运动,这当中就有离心力效应。武器杂耍当中经常使用的流星锤,拽住一端上来抡几圈,锤体就会处在匀速圆周运动的状态之下。生活当中的离心力效应还是十分常见的,只是大家没有注意到。
因为自行车为何不倒的问题一直处于无准确定论的情况,大家都可以提出不同的观点,所以除了以上两个比较主流的观点之外,还有不少有依据,等待证明的观点,在这里列为其他原因,向大家展示。
首先是“夹角作用”,有人指出自行车的车把手和前车轮当中的垂直线之间是有夹角的,这一夹角削弱了倾倒的倾向。当然这也是基于自行车前后的重心不同,他们认为在自行车后轮的多个装置产生的重量会使得后轮的重心变低。前轮一旦有倾倒的情况,就能够将其传递给后轮。
车把转向轴与重力作用线有一个夹角,根据三角关系计算,这个夹角越大,传给转向轴的作用力越小。
因此这一观点指出这种夹角在自行车平衡当中起到了重要作用。
其次人的主观动态调整作用,这一观点主要是从车把是调整倾倒方向的主要原因出发的。因为行进时我们握着车把可以随时调整车把方向,察觉要倾倒时,使行车曲率的半径变为r=v2/gtanθ,就可以避免倾倒。
人的主观能动性表现在对v、r、θ及时准确的反馈和调节上,使人处于动态平衡之中。
最后一种观点算是杂糅了上方的所有猜测,这一派认为自行车不倒这种现象其实是多重效应的综合体现。如上文所述的陀螺效应和离心力效应,在这当中其实都有着角动量守恒这一定律,并且起着主要的作用。而车把的夹角和人的主观能动性控制当然也必不可少,针对不同条件下各种效应的占比有所不同,比如说脱把骑车中车把夹角和人本身对于车把的控制就不是很重要了,应该是陀螺效应或者离心力更加明显。