儿童摇摆车的原理

【专家解说】：大哥你这叫扭扭车吧 给些我查到的资料 在广场上经常能看到一种儿童玩耍的车，它的前进方式很特别，人坐在上面，只要扭动方向 盘就可以使它前进后退，非常好玩。我们平时看到的自行车，三轮车，无论你怎样摇晃车头，它 们也只是原地晃动，不可能前进半步。为什么在扭扭车上左右转动方向盘却能使它向前运动呢? 出于好奇，我们也买了一辆，回到家仔细观察研究，发现扭扭车能前进是因为它特殊的结构。 扭扭车又叫摇摆车，在正式申请专利时的名字叫儿童健身娱乐车。自从 2002 年问世以来， 由于它奇特的运动方式，立刻流行起来，甚至还有人把它评为“2002 年世界十大发明”。它一共 有三对轮子。前面一对转向轮很小，悬在空中，仅仅在地面不平时起到避免碰撞车体的作用；最 后是两个承重轮，人就坐在它们的正上方，它们承受着绝大部分的力，骑乘者的重力作用线也通 过它；处于中间的与转向轮同轴的两个轮子是主动轮，就是它们特殊的工作方式使车子前进的。 开始运动时，将车把转向一边，车把和主动轮焊接在一起是个整体，所以轮子也会转向同一边。 这时轮子将参与两种运动：在轨迹的切线方向，轮子在转动轴的带动下有向后运动的趋势， 地面给它的摩擦力沿切线反方向向前；另一方面，在指向圆心的方向，轮子做圆周运动，地面又 给它的摩擦力的效果提供向心力，方向指向转动圆心。两个摩擦效果合起来，对车产生向前的推 力，车子做加速运动。 当轮子转过中心线后，由于切线速度的方向转向切线前方，摩擦力会随之转向后方，阻碍车 子的运动。但车子已经在开始阶段积累了动能，它可以靠惯性继续向前，这一段过程车子做减速 运动。接着当人向反方向转动方向盘时，轮子的转动方向开始向后，摩擦力向前，又开始重复前 面的加速过程。由此可见扭扭车是靠摩擦力前进的，它在运动中交替进行着加速和减速，不能像 其他车一样一直加速，所以速度不会太快，很适合儿童车对安全的要求。这可能也是它能够风靡 一时的原因之一。 看到扭扭车左右摇晃蜿蜒前进的样子，我们可能会想到一种动物——蛇。所有的蛇都能以这 种方式向前爬行。爬行时，蛇体在地面上作水平波状弯曲，使弯曲处的后边施力于粗糙的地面上， 由地面的反作用力推动蛇体前进。我认为，扭扭车和蛇的前进方式在物理学上应该是相同的。假 如不考虑人对蛇心理上的厌恶，不考虑它仅仅是一件儿童玩具，而仅仅考虑二者原理的相似，扭 扭车叫做“蛇行车”似平更合适