我们需要在这里介绍一些基本物理学...
“推力角”(地面与从轮胎接触点一直延伸到自行车和骑行者重心的线之间的角度)仅取决于速度和转弯半径。在合理的无颠簸道路上,轮胎的向下压力将恰好是自行车+骑行者的重量(当然,是在两个轮胎之间分配的),而向外的压力(即滑倒的趋势)正好是-将由离心力定律确定。如果您知道这两个力,则可以使用河马上的下蹲来计算沿重心线的“推力”,并且可以使用Trig来算出与水平面的角度。
因此,无论骑车者向内倾斜还是向外倾斜,推力差(以及想要打滑的趋势)的差都为零,这完全取决于速度和转弯半径。
在具有基本为圆柱形的轮胎横截面的情况下,摩擦力(以防止打滑)主要由轮胎材料的摩擦系数和轮胎上的向下重量决定。由于公路轮胎在其整个可用表面上具有基本相同的摩擦系数,因此轮胎的“稀薄”对牵引力的影响很小。
根据轮胎离轮辋的距离以及轮胎的变形程度,都会对牵引力产生一定程度的影响-可以合理地论证,轮胎倾斜并侧向变形时,轮胎会更多地“蠕动”,从而失去一些牵引力 但是,这种影响在高压公路轮胎上会很小。
这里要考虑的两个主要影响是机械性的。一种是随着骑行车穿越微小颠簸而改变自行车和骑乘者几何形状的方式,另一种是转向行为的方式。
关于颠簸,请考虑以下两种情况:1)自行车基本上是垂直的,骑手倾斜到转弯处以达到正确的推力角。2)骑车人试图保持垂直,同时将自行车(以及身体下部)倾斜到转弯处。
在第一种情况下,遇到颠簸时,自行车将被向上推动,骑手的身体“枢轴”弯曲以吸收冲击。“系统”的整体“几何形状”几乎没有变化(尽管骑手背部的几何形状可能有一些变化,需要脊椎按摩治疗才能纠正)。在第二种情况下,骑手将保持相对静止,而自行车与道路的角度却发生了巨大变化。我认为很明显,在其他因素相同的情况下,第二种情况将导致行为不稳定。
关于转向性能,考虑转向角的微小变化会引起多少方向变化。自行车基本垂直时,转弯半径几乎完全由转向角决定。转向角需要相对较大的变化才能实现转弯半径的变化。
另一方面,在自行车倾斜的情况下,转弯半径受自行车轮胎弯曲的影响-随着转向角的增加,轮胎与道路接触的点沿车轮直径向前移动,因此,转向角的变化会导致转弯半径的变化更加明显。但这有趣的副作用是,随着自行车倾斜程度的增加,它趋向于更急剧地转弯,而转弯则更加急剧地增加向外的推力,从而使自行车趋于正确。这导致相对稳定的转向配置。
对我来说,这就是在相对平坦的道路上,您希望“自然”倾斜自行车以实现最佳稳定性(不仅在速度/安全性方面,而且还可以减少骑手疲劳)。但是,在不太理想的表面上,您可能不想倾斜那么远。(当然,一个相对谨慎的骑手无论如何也不会在较差的地面上以如此快的速度骑行,因此自然而然地减少了倾斜度。)
但是我怀疑人们的骑行方式(包括视频中的骑手)在很多方面与身体力学有关,而与自行车力学无关。在漫长的下坡路上,骑手趁机休息,但也必须保持超警惕,以免被擦掉。某些身体形态将允许更多的放松/恢复主要肌肉,同时优化控制,并能够舒适地“摆脱”即使在“平坦”道路上也能高速摆脱的冲击。