滑板车原理
滑板车有很多种类型和名称。这里以“两轮滑板车”为特例,对其工作原理进行描述。
“双轮滑板”,又称“两轮滑板”,是一种新型滑板,也称“陆地冲浪板”。不像普通的四轮滑板,它只有两个轮子。因其动作似龙蛇,故又称“游龙滑板”、“活动板”、“蛇板”。
两轮滑板车的车轮偏转一定角度后,会向受力最小的方向偏转,即向前或向后运动,所以呈蛇形(运动路线呈S形)。这是建立在踏板车前轮正常化的基础上。人的身体扭动产生扭矩,有技巧地将一部分扭动能量转化为动能,使两轮滑板车向前运动(普通四轮滑板车走直线,主要靠人的腿向后推提供能量)。与普通的四轮滑板不同,玩家只需扭动腰、臀、脚,摆动双手,就能带动活动板前进。s线行进还有保持平衡的功能,不像自行车有车把来调节方向和平衡(两轮滑板车也有车把式的来辅助调节平衡),只能靠身体运动来协调。?
使活动板向前运动的驱动力来自车轮与地面的静摩擦力。车轮的结构决定了只要车轮绕转轴转动一个角度β,车轮与地面之间的静摩擦力F沿运动方向的水平分量就驱动动板向前运动。所以在光滑的路面上,静摩擦力是不存在的,活动板无法前进。在做这个练习时,操作者的脚要不断地在板上用力地来回摆动,以保持β角一直存在,即β角必须靠外力来维持。
“活动板和普通滑板都是依靠地面摩擦力作为前进的动力。唯一不同的是,普通滑板是靠运动员直接踩踏产生的摩擦力向前推,而活动板是靠后轮的摩擦力间接向前推。运动员踏板可以有前后对称或反对称两种模式,这两种模式都可以使轮架倾斜,使作用在轮缘上的摩擦力产生向前运动的效果。熟练的运动员可以正确控制轮架的倾斜方向,以保持滑板向前运动。交替摩擦的横向分量使得向前运动具有独特的蛇形游泳形式。反对称踏板模式造成前后板之间的相对扭转,摩擦力横向分量方向相反,形成的力偶推动滑板绕垂直轴旋转,满足转弯时滑板的需要。”(以上及图片引自:刘艳珠、苗颖凯。活盘运动的动力学分析。力学与实践,力学?在?工程,2008,2008。)
活动板(双轮滑板)的重要问题是没有“刹车”装置,滑行时只能靠脚“刹车”,在路上快速穿梭很危险,不方便作为常用的交通工具。
有商家表示,“活动板主要是锻炼孩子身体的平衡能力,尤其是对腰腿肌肉的锻炼。”但有关人士表示,在滑板、轮滑、蛇板(双轮滑板)、跑酷中,“蛇板是安全系数最低的”——它需要特别好的平衡能力,所以很多练习者不小心摔了一跤,摔断了骨头。的确,玩滑板车时腰部、膝盖、脚踝都需要用力,这些部位非常容易受伤。有商家建议“这种双轮滑板更适合12岁以上的孩子,如果孩子太小,平衡能力不足,会很危险。”?
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