我們需要在這裡介紹一些基本的物理原理...
“推力角”-地面與從輪胎接觸點一直延伸到重心的線之間的角度單車+騎行者-僅由速度和轉彎半徑決定。在合理的無顛簸道路上,輪胎的向下壓力將恰好是自行車+騎行者的重量(當然,是在兩個輪胎之間分配的),而向外的壓力(即滑倒的趨勢)正好是-將由離心力定律確定。如果您知道這兩個力,則可以使用河馬上的qua來計算沿重心線的“推力”,並可以使用trig來算出與水平面的夾角。
因此,騎單車的人向內傾斜還是向外傾斜,推力差(以及想打滑的傾向)為零,這完全取決於速度和轉彎半徑。
基本上是圓柱形輪胎,在截面中,摩擦力(以防止打滑)主要取決於輪胎材料的摩擦係數和輪胎上的向下重量。由於公路輪胎在整個可用表面上的摩擦係數基本相同,因此輪胎的“稀薄”對牽引力的影響很小。
根據緊密程度,對牽引力會有一定程度的影響。對於輪輞來說,輪胎的變形是如何發生的-可以合理地論證,輪胎傾斜並向側面變形時,輪胎會更多地“蠕動”,從而導致牽引力損失。但這對高壓公路輪胎影響很小。
這裡要考慮的兩個主要影響是機械性。一種是隨著騎行者穿越微小顛簸而改變其幾何形狀的方式,另一種是轉向行為的方式。
關於顛簸,請考慮以下兩種情況:1)自行車基本上是垂直的,騎手傾斜到轉彎處以達到直角的推力。 2)騎車者試圖保持垂直狀態,同時將自行車(以及身體下部)傾斜到轉彎處。
在第一種情況下,遇到顛簸時,自行車將被向上推,騎手身體的“樞軸”彎曲以吸收震動。 “系統”的整體“幾何形狀”幾乎沒有變化(儘管騎手背部的幾何形狀可能有一些變化,需要脊椎按摩治療才能糾正)。在第二種情況下,騎手將保持相對靜止,而自行車與道路的角度卻發生了巨大變化。我認為很明顯,在其他因素相同的情況下,第二種情況將導致行為不穩定。自行車基本垂直時,轉彎半徑幾乎完全由轉向角決定。轉向角需要相對較大的變化才能改變轉彎半徑。
另一方面,在自行車傾斜的情況下,轉彎半徑受自行車輪胎曲線的影響-轉向角增加了輪胎與路面的接觸點,使車輪沿車輪直徑向前移動,因此,轉向角的微小變化會導致轉彎半徑的變化更為明顯。但這有趣的副作用是,隨著自行車的傾斜度增加,它趨向於更急劇地轉彎,而轉彎則更加急劇地增加向外的推力,從而使自行車趨於正確。這會導致相對穩定的轉向配置。
對我來說,這是在一個相對平坦的道路上,您希望“自然”傾斜自行車,以實現最佳穩定性(不僅在速度/安全性方面,而且還可以減少騎手疲勞)。但是,在不太理想的表面上,您可能不想傾斜那麼遠。 (當然,一個相對審慎的騎手無論如何都不會在較差的地面上騎得那麼快,因此自然不會有那麼傾斜。)
但是我懷疑人們的騎行方式很多(包括視頻)在身體力學方面的工作比在自行車力學方面的工作更多。在漫長的下坡路上,騎手趁機休息,但也必須保持超級警惕,以免被擦掉。某些身體形態將允許更多的放鬆/恢復主要肌肉,同時優化控制,並能夠舒適地“緩解”一個人即使在“平坦”道路上高速遭受的衝擊的能力。