如果你曾经拉着双轮拉杆箱走过一阵子,你就会知道这种箱子的运动有多么不稳定。对于我们这些普通吃瓜群众来说,拉杆箱的来回摆动让人讨厌,我们却又对它无可奈何。
不过对物理学家来说,这是个有趣的问题,就像他们之前对鞋带为什么松动感兴趣一样。
为了找到双轮拉杆箱总晃的原因,康奈尔大学的研究者把一个拉杆箱放到跑步机上,观察它的运动模式。他们发现,
这个现象与箱子倾斜度、重心与轨迹之间的距离直接相关
。事实上,由于两个轮子被固定在箱体上不能独立运动,它们在箱子的前向运动和旋转中就会相互影响。换而言之,目前我们见到的轮式行李箱,在设计上就会造成摇晃。
让我们想象一下,你正拉着行李箱向前走,突然,由于转向或者路面的颠簸,你的右轮离地了。那么之后,你那倾斜的行李箱会先向右转,当右轮回到地面时,左轮又会被抬起来,接下来箱子在略朝向右倾斜的姿态下向左转。
不断重复上述过程,箱子的摆动就会变得愈发剧烈,而且难以停止
。这和共振现象有些类似,但就是太让人讨厌了。用研究的共同作者Sylvain Courrech Du Pont 的话形容就是:“有趣却违反直觉”。
这种情况下,如果你的第一反应是停下脚步让轮子稳定下来,那么你就错了,
你应该加速前进
。Du Pont 说,随着滚动速度的增加,轮子的摆动会减小。或者你也可以
把拉杆放低
,降低拉杆箱的角度同样能减少轮子的摆动。
当然,此次研究并不局限于帮助人们搞定拉杆箱,相关的原理可以帮助我们设计出更稳定的两轮交通工具。
Du Pont说:“拉杆箱问题挺有趣的,而且它的模型适用于绝大多数双轮推车。在不远的将来,
当我们有无人车上路的时候,无人车也需要知道如何停止这类摆动
。”
-End-
参考:
http://www.zmescience.com/research/wheelie-bags-instability/
http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/473/2202/20170076
主编圈点:小小的行李箱两轮的摆动,原来都包含着这么丰富的知识,聪明的人也一定能够想明白这其中的道理所在,未来希望我们能够克服这类摆动的情况设计出更加人性化的拉杆箱或无人车。
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本期编辑|雾里人
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