在生活中，汽車輪胎、自行車轱轆都是人們司空見(jiàn)慣的東西，你可能每天都會(huì)見(jiàn)到它們?cè)诼飞闲D(zhuǎn)、奔馳，但是在這看似普通的旋轉(zhuǎn)中，卻藏著一些你不知道的科學(xué)小知識(shí)。

　　下面就跟著我們一起，了解一下這些科學(xué)“轉(zhuǎn)圈圈”吧！

　　電影里的車輪為什么看起來(lái)是倒著轉(zhuǎn)的

　　看電影時(shí)，大家不僅會(huì)關(guān)注劇情，還樂(lè)于找出各種穿幫鏡頭。經(jīng)常有小伙伴會(huì)發(fā)現(xiàn)這么一個(gè)“bug”——向前行駛的車輪怎么是倒著轉(zhuǎn)的？實(shí)際上，這并不是特效出bug，反而是拍攝了真車才會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，它還有個(gè)專用名——“車輪效應(yīng)”，屬于頻閃效應(yīng)的一種。

　　當(dāng)現(xiàn)實(shí)中的汽車高速行駛時(shí)，我們的眼睛根本來(lái)不及捕捉車輪輻條的滾動(dòng)，只能看到它們糊成一片。而電影畫面則是攝像機(jī)對(duì)現(xiàn)實(shí)畫面的捕捉，這個(gè)捕捉過(guò)程并不像我們看到的那樣連續(xù)，攝像機(jī)更像是一個(gè)快速連拍的相機(jī)，只要足夠快，就會(huì)讓我們的大腦反應(yīng)不過(guò)來(lái)，自動(dòng)把它們腦補(bǔ)成連續(xù)畫面，這就是“視覺(jué)暫留”現(xiàn)象。

　　基于人類視覺(jué)的這一局限性，拍攝電影的攝像機(jī)通常設(shè)置為每秒拍攝24個(gè)畫面，也就是24幀/秒的幀率。所以我們?cè)陔娪爸锌吹降能囕喰D(zhuǎn)畫面已經(jīng)是“刪減”版了，僅由攝像機(jī)抽取的畫面組成。最終呈現(xiàn)的視覺(jué)效果則取決于攝像機(jī)的幀率、車輪的轉(zhuǎn)速以及輻條的排布方式。

　　示意圖里將車輪的輻條簡(jiǎn)化成均勻分布的4根，其中1根涂紅作為標(biāo)記物。輻條之間的夾角設(shè)為α，紅輻條順時(shí)針?lè)较蚪嵌茸兓O(shè)為θ。

　　假設(shè)這個(gè)車輪在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，攝像機(jī)第一次捕捉到它的畫面在圖1位置，第二次在圖2位置，那么這個(gè)車輪旋轉(zhuǎn)過(guò)的角度應(yīng)該是n圈+θ（n為自然數(shù)），但在我們的眼睛看來(lái)，它就只是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了θ。同理，若旋轉(zhuǎn)角等于nα，如圖3位置（θ=α）時(shí)，車輪看上去會(huì)是靜止不動(dòng)的。而在圖4中，θ角接近360°，可我們的大腦并不想費(fèi)勁地繞個(gè)大彎，于是便就近地認(rèn)為輻條是逆時(shí)針轉(zhuǎn)了360°-θ的小角度。

　　總而言之，和我們做數(shù)學(xué)題時(shí)的邏輯分析不同，眼睛只管自己看到了什么，大腦也總是傾向于選擇最輕松的解讀方式。利用這種“車輪效應(yīng)”，還能制造出不少有趣的視錯(cuò)覺(jué)體驗(yàn)。

　　汽車能倒車為什么自行車不能倒騎

　　雖說(shuō)“車輪效應(yīng)”是種視錯(cuò)覺(jué)，但現(xiàn)實(shí)中的汽車輪胎還是有倒轉(zhuǎn)的情況，沒(méi)錯(cuò)，就是倒車。倒車說(shuō)來(lái)容易，可卻沒(méi)見(jiàn)過(guò)哪輛自行車能倒騎的，除非你下車推。

　　自行車的后輪轂上安有由鏈條和齒輪組等部件構(gòu)成的傳動(dòng)裝置，當(dāng)我們向前蹬腳踏板時(shí)，會(huì)驅(qū)動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)，鏈輪上的鏈條隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)后輪軸上飛輪等部件旋轉(zhuǎn)，這樣后輪就帶著前輪骨碌碌地向前滾了。

　　然而，當(dāng)你試圖反方向蹬踏板時(shí)，鏈條卻會(huì)變得很松，無(wú)論你怎么蹬，車輪都不會(huì)有絲毫倒轉(zhuǎn)的傾向。原因就在于自行車的飛輪是一種“單向機(jī)構(gòu)”，只能單向運(yùn)作。

　　在自行車的飛輪結(jié)構(gòu)中，棘爪（又稱為千斤）會(huì)嵌在飛輪內(nèi)緣的棘齒槽中。正常騎車時(shí)，飛輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，棘齒槽會(huì)卡住棘爪，將轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò)棘爪傳給后軸，進(jìn)而帶動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)。但是當(dāng)飛輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，棘爪和棘齒就會(huì)滑開(kāi)，沒(méi)有了它們的配合，自行車便會(huì)失去動(dòng)力。這就是為什么自行車只能單向騎行。

　　不過(guò)，用于表演雜技的一些特殊自行車確實(shí)有能倒騎的，但它們采用的結(jié)構(gòu)就與一般自行車不同了。

責(zé)編/李雪敏