自行車(腳踏車或單車，臺灣話另稱孔明車或鐵馬)

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自行車(腳踏車或單車，臺灣話另稱孔明車或鐵馬)

自行車(腳踏車或單車，臺灣話另稱孔明車或鐵馬)
定義：
小型陸上車輛，也有三輪的，主要用於貨運，相對少見。一般以人騎上腳踩踏板而驅動之。在除粵語區外的中國大陸、台灣、新加坡、馬來西亞，通常稱為[自行車]或[腳踏車/腳車]，在香港、澳門、廣東、廣西等地區則通常稱為[單車]。
自行車 - 物理原理
大部份的人都有騎腳踏車或機車的經驗。相對於汽車而言，腳踏車是相當有效率的機械裝置。 汽車不到 20%的能量是用來讓車子前進，其他能量大部份都轉化為 熱能消耗掉。

腳踏車在平坦的路面很容易行進，也很方便停放。結構也較汽車簡單多了，而且各項組件都顯而易見。
有沒有想過：
為何腳踏車是兩輪的，而不做成三輪的？ 靜止時，兩輪的車子，一停下來馬上會傾倒。 三個輪子不是更容易平衡嗎？

過去的時代也有過三輪車，現在或許偶而可以看見收垃圾的三輪車。 為何 那些車子不做成四輪的呢

通常桌椅都有四個腳，在平坦的路面上 當然很平穩。 但是 地面若稍有高低起伏，則桌子會容易 晃來晃去。 一次只有三個腳 接觸地面。（為何 只有三個腳 接觸地面呢？ 與 三度空間有無關連呢？） 三個腳的桌子，在凹凸不平的地面上，只要重心不超出三個腳構成三角形的底面積。就會是處於平衡狀態。

車子必須在不同的路面上行進，於是三輪的與 四輪的 人力車在路面行走時， 哪一個較穩定呢？

當然 你會想到 汽車通常都是 四輪的，不是嗎？可是，比較一下三輪車的輪子，是固定在車身上的，與車身整體一起運動。 當然汽車的輪子與車體也一起運動，但是車輪碰到凹凸不平的路面時，車體也會稍有振動，但和輪子的振動並不一致。 因為車身是靠 彈簧（與避振器）撐起來的，輪子與車體間的距離是可變的。

回到腳踏車的問題上。既然靜止時 三輪車很穩定， 為何只有還不太會平衡的小孩或 身體有障礙的人士 才騎乘 三輪的腳踏（機）車呢？ 想一想，小孩子騎三輪腳踏車直線行進時很安穩， 但是如果從斜坡上滑下（較快速）， 且方向稍有偏轉時，是不是很危險呢？

由於 物體本身的慣性，當車體轉彎時， 慣性仍想依照原來的方向行進，
若重心過高，車速過快或是轉彎太急， 即使摩擦力足夠提供轉彎時所需的向心力，但是同時對質心所產生的力矩， 會使的車體旋轉（翻倒），是很危險的。

腳踏車在靜止時，是完全不穩定的（需要另一隻腳來支撐）。 但是行進轉彎時，可以藉由人與車體的傾斜產生反方向的力矩來減少， 由 摩擦力所產生向外翻倒的力矩，自然就比較穩定。

或是從輪子的接觸點來看，當身體與車體傾斜的方向， 正好在 摩擦力與正向力合力的同一方向時，則沒有任何力矩。

但是三輪的車子則無法如此偏轉，因此在高速時反而變成不穩定。 雖然雙輪腳踏車在靜止時並不穩定，但是在行進中的腳踏車， 由於輪胎所具有的角動量，對於車體有一定的平衡作用。

因此 雙手不扶著車把，在一定速度以上，車子一樣可以維持前進不倒下。
另外 腳踏車的車輪設計上，更有另一個特殊的設計，更加幫助車子的穩定性。

注意 前車輪的支架的沿線並不通過車輪與地面的交接點，而是稍微前面一些。 當車子向左側傾倒時，將會產生力矩使得車把也向左側轉彎。
（用手比一比，你找出為什麼了嗎？其道理和打陀螺會徑動（Precission)的原理相同。） 於是使得車子恢復直立而回到平衡處。

若是讓前輪支架的沿線通過車輪與地面交點的後方，則作用恰相反，很容易倒下。只要沿線在交接點之前便是穩定平衡狀態，當然相距越遠則平衡性越好， 但是轉彎時也會越不容易。（較費力） 通常小孩子的腳踏車前端支架是直的，因此平衡性較好。（如上圖） 但是成人騎的單車則支架處會稍微往後彎，使得沿線恰在交接點前端一些。 則較容易轉彎，但也需要較高的平衡性（人體重心的移動）。

如同小孩子的三輪車一般，早期的腳踏車踏板是裝在前輪上，腳踏著踏板前進， 為了使得腳踏的速度小於車輪的速度，前輪必須很大才方便。
於是腳踏板轉一圈，可以行進較長的距離。