靠“扭”前行的扭扭车

范新风

在广场上经常能看到一种儿童玩耍的车——扭扭车，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或后退，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？

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”，

一、扭扭车的结构

扭扭车一共有三对车轮（如图1）.其中前面两对车轮与车把连接，是一个整体，为转向轮.转向轮中前一对车轮较小，一般时候悬在空中，很少触地，只有在遇到不平的地面时.起到避免碰撞或倾覆的作用（有的车型，只有一对较大的转向轮）.转向轮中后一对车轮较大，为主动轮，主动轮并不在车把的轴的正下方.而是与车把的轴形成了一个三角形的位置，如图2.车身最后的一对车轮是承重轮，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.一般情况下，车体面板都是用塑料做成的，长约70cm，人坐的地方和脚放置位置有一些凹凸的点.用于增大摩擦，防止人滑落.

二、扭扭车的运动路线

在转动车把引发主动轮转动的过程中.前面主动轮是蜿蜒前进的，而后面的承重轮的运动轨迹是交替前进的.如图2，当车把右转时，D轮不动，C轮转动：反过来再左转车把时.C轮不动.D轮向前转动.在承重轮交替前行的过程中，车子的轨迹又是近乎于直行.

三、扭扭车为什么扭动就能前进

如图3.当向左扭动车把时，这时转向轮中的主动轮将做两方面运动：一方面，在扭动的圆形轨迹的切线方向.A轮在转动轴的带动下有向后运动的趋势，地面给它的摩擦力船切线反方向向前：另一方面，在指向圆心的方向，轮子做圆周运动，地面给它的摩擦力的分力f′提供向心力，方向指向转动圆心，主动轮受到的两个摩擦力效果合起来，对车产生向前的推力，车子做加速运动.当A轮转过中线后（如图4），摩擦力转为阻碍车子运动的力，但车子在开始阶段已经获得速度，由于惯性它会继续向前运动，这一过程车子开始做减速运动，接着，当反方向转动车把时，轮子的转动方向和刚才转动完全相反.B轮受到地面给它向前的摩擦力，车子又开始重复前面的加速运动过程.

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.

明白了上面扭扭车前行的原理，也就不难理解为什么扭扭车前进时，前面转向轮是在做蛇行前进的.而且不需要任何其他的动力装置.它的唯一动力来源就是扭动车把的双手.而且，当扭动车把时.速度越快，扭扭车前进的速度也越快。endprint