靠“扭”前行的扭扭車

范新風(fēng)

在廣場上經(jīng)常能看到一種兒童玩耍的車——扭扭車，它的前進(jìn)方式很特別，人坐在上面.只要扭動方向盤就可以使它前進(jìn)或后退，非常好玩，我們平時看到的自行車、三輪車，無論你怎樣搖晃車頭，它們也只是原地晃動，不可能前進(jìn)半步，為什么在扭扭車上左右轉(zhuǎn)動方向盤卻能使它向前運動呢？

扭扭車能前進(jìn)是因為它特殊的結(jié)構(gòu).扭扭車又叫搖擺車，在正式申請專利時的名字叫兒童健身娛樂車，自從2002年問世以來，由于它奇特的運動方式.立刻流行起來，甚至還有人把它評為“2002年世界十大發(fā)明”，

一、扭扭車的結(jié)構(gòu)

扭扭車一共有三對車輪（如圖1）.其中前面兩對車輪與車把連接，是一個整體，為轉(zhuǎn)向輪.轉(zhuǎn)向輪中前一對車輪較小，一般時候懸在空中，很少觸地，只有在遇到不平的地面時.起到避免碰撞或傾覆的作用（有的車型，只有一對較大的轉(zhuǎn)向輪）.轉(zhuǎn)向輪中后一對車輪較大，為主動輪，主動輪并不在車把的軸的正下方.而是與車把的軸形成了一個三角形的位置，如圖2.車身最后的一對車輪是承重輪，人就坐在它們的正上方，它們承受著絕大部分的力.騎乘者的重力作用線也通過它.一般情況下，車體面板都是用塑料做成的，長約70cm，人坐的地方和腳放置位置有一些凹凸的點.用于增大摩擦，防止人滑落.

二、扭扭車的運動路線

在轉(zhuǎn)動車把引發(fā)主動輪轉(zhuǎn)動的過程中.前面主動輪是蜿蜒前進(jìn)的，而后面的承重輪的運動軌跡是交替前進(jìn)的.如圖2，當(dāng)車把右轉(zhuǎn)時，D輪不動，C輪轉(zhuǎn)動：反過來再左轉(zhuǎn)車把時.C輪不動.D輪向前轉(zhuǎn)動.在承重輪交替前行的過程中，車子的軌跡又是近乎于直行.

三、扭扭車為什么扭動就能前進(jìn)

如圖3.當(dāng)向左扭動車把時，這時轉(zhuǎn)向輪中的主動輪將做兩方面運動：一方面，在扭動的圓形軌跡的切線方向.A輪在轉(zhuǎn)動軸的帶動下有向后運動的趨勢，地面給它的摩擦力船切線反方向向前：另一方面，在指向圓心的方向，輪子做圓周運動，地面給它的摩擦力的分力f′提供向心力，方向指向轉(zhuǎn)動圓心，主動輪受到的兩個摩擦力效果合起來，對車產(chǎn)生向前的推力，車子做加速運動.當(dāng)A輪轉(zhuǎn)過中線后（如圖4），摩擦力轉(zhuǎn)為阻礙車子運動的力，但車子在開始階段已經(jīng)獲得速度，由于慣性它會繼續(xù)向前運動，這一過程車子開始做減速運動，接著，當(dāng)反方向轉(zhuǎn)動車把時，輪子的轉(zhuǎn)動方向和剛才轉(zhuǎn)動完全相反.B輪受到地面給它向前的摩擦力，車子又開始重復(fù)前面的加速運動過程.

由此可見，扭扭車是靠摩擦力前進(jìn)的，它在運動中交替進(jìn)行著加速和減速，不能像其他車一樣一直加速，所以速度不會太快，很適合兒童車對安全的要求.這可能也是它能夠風(fēng)靡一時的原因之一.

明白了上面扭扭車前行的原理，也就不難理解為什么扭扭車前進(jìn)時，前面轉(zhuǎn)向輪是在做蛇行前進(jìn)的.而且不需要任何其他的動力裝置.它的唯一動力來源就是扭動車把的雙手.而且，當(dāng)扭動車把時.速度越快，扭扭車前進(jìn)的速度也越快。endprint