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来源 | 《万物》等

编辑 | Mirror

上期的读者们非常默契地提出了

一系列有关 “转圈圈”的问题，

下面就跟着小编一起

爱的魔力科学转圈圈吧！

电影里的车轮为什么是倒着转的？

图源：pixabay

看电影时，大家不仅会关注剧情，还乐于找出各种穿帮镜头。经常有小伙伴会发现这么一个“bug”——向前行驶的车轮怎么是倒着转的？

实际上，这并不是特效出bug，反而是拍摄了真车才会出现这种现象，它还有个专用名——“车轮效应”（wagon-wheel effect），属于频闪效应的一种。

当现实中的汽车高速行驶时，我们的眼睛根本来不及捕捉车轮辐条的滚动，只能看到它们糊成一片。而电影画面则是摄像机对现实画面的捕捉，这个捕捉过程并不像我们看到的那样连续，摄像机更像是一个快速连拍的相机，只要足够快，就会让我们的大脑反应不过来，自动把它们脑补成连续画面，这就是“视觉暂留”现象。基于人类视觉的这一局限性，拍摄电影的摄像机通常设置为每秒拍摄24个画面，也就是24帧/秒的帧率。所以我们在电影中看到的车轮旋转画面已经是“删减”版了，仅由摄像机抽取的画面组成。最终呈现的视觉效果则取决于摄像机的帧率、车轮的转速以及辐条的排布方式。

在下面这张示意图中，小编将车轮的辐条简化成均匀分布的4根，其中1根涂红作为标记物。辐条之间的夹角设为α，红辐条顺时针方向角度变化设为θ。

“车轮效应”示意图 | 小编绘

假设这个车轮在顺时针旋转，摄像机第一次捕捉到它的画面在图1位置，第二次在图2位置，那么这个车轮旋转过的角度应该是n圈 θ（n为自然数），但在我们的眼睛看来，它就只是顺时针旋转了θ。同理，若旋转角等于nα，如图3位置（θ=α）时，车轮看上去会是静止不动的。而在图4中，θ角接近360°，可我们的大脑并不想费劲地绕个大弯，于是便就近地认为辐条是逆时针转了360°-θ的小角度。

总而言之，和我们做数学题时的逻辑分析不同，眼睛只管自己看到了什么，大脑也总是倾向于选择最轻松的解读方式。

不仅是在摄像机中，在频闪灯光，比如日光灯（每秒闪烁100次左右）下也可观察到类似现象。利用这些频闪效应，还能制造出不少有趣的视错觉体验（拓展视频见文末）。

为什么汽车能倒车，自行车不能倒骑？

图源：pixabay

虽说“车轮效应”是种视错觉，但现实中的汽车轮胎还是有倒转的情况，没错，就是倒车。倒车说来容易，可却没见过哪辆自行车能倒骑的，除非你下车推……

自行车的后轮毂上安有由链条和齿轮组等部件构成的传动装置，当我们向前蹬脚踏板时，会驱动链轮旋转，链轮上的链条随之转动，带动后轮轴上飞轮等部件旋转，这样后轮就带着前轮骨碌碌地向前滚了。

自行车结构示意图（飞轮位于后轮轴上）| 图源：维基百科

然而，当你试图反方向蹬踏板时，链条却会变得很松，无论你怎么蹬，轮胎都不会有丝毫倒转的倾向。原因就在于自行车的飞轮是一种“单向机构”，只能单向运作。

飞轮简化示意图 | 图源：Wikipedia

从上图的飞轮结构中，你可以看到一个红色的棘爪（又称为千斤），嵌在飞轮内缘的棘齿槽中。正常骑车时，上图飞轮逆时针旋转，棘齿槽会卡住棘爪，将转动力通过棘爪传给后轴，进而带动后轮转动。但是当上图飞轮顺时针旋转时，棘爪和棘齿就会滑开，没有了它们的配合，自行车便会失去动力。这就是为什么自行车只能单向骑行。不过，用于表演杂技的一些特殊自行车确实有能倒骑的，它们采用的结构就与一般自行车不同了。即使自行车可以倒骑，在日常生活中这么做也相当危险，所以骑过头了还是调个头比较稳。

陀螺转到最后为什么会倒滚？

图源：pixabay

转完了汽车轮和自行车轮，如果你还没晕，咱们就再来转个小的。

玩儿过陀螺的小伙伴可能会遇到这么一种情况——陀螺转到最后，快撑不住的时候竟然来了一波反向操作，倒滚了几圈了才停下。按常理来说，陀螺就算倒下也理应顺从惯性，沿着旋转方向滚动，怎么会突然反转呢？

这种现象确实存在，产生的原因与陀螺自身特点和地面的材质有关，最关键的一点是陀螺与地面都不能太过光滑。当陀螺转啊转，终于累得慢下来，便会失去平衡，旋转着倒向地面。此时，陀螺与地面的接触面积突然增大，地面对陀螺的摩擦力也随之大增，方向与陀螺转动方向相反。如果陀螺无法克服这个摩擦力，它的前进就会受到阻碍。同时，陀螺在倒地瞬间与地面的接触点会产生微小的形变，这个形变就像弹珠撞击地板一样会带来反弹作用，再加上陀螺自身形状的特点，便让它整个朝反方向滚去，但自转方向并不会反转。转到这里，是时候停下了……要是你还觉得不过瘾，就到文末看看如何转好陀螺吧！

如果你看到陀螺一直没有停下，那就说明……

你网卡了。

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参考资料储存于石墨：

https://shimo.im/docs/WHdWPtVWGqdxqYGQ

视频来源：

https://www.youtube.com/watch?v=VNftf5qLpiA

https://www.youtube.com/watch?v=Ce_jRfM9b4k

https://www.youtube.com/watch?v=CaiIZI1oe40

为什么在电视、电影里汽车的轮胎是倒着转的？

为什么在电视、电影里汽车的轮胎是倒着转的？

有个词，Wagon wheel effect[1]，专门指这种现象的，就是电视电影里，尤其是早期的，很容易看到行进中的车的轮速看起似乎是向后转的现象。其实不用通过电影，旋转的车轮被闪烁的光线照在上面，条件符合时也可以看到。

说点题外话，看到这个名词时我的第一反应是为什么是瓦罐--旅行车这种车的轮子的现象，SUV的车轮行不行，MPV的车轮行不行。后来一查发现，人家这里的Wagon其实最早是指四轮马车。

大家都知道，电影的帧率（Frame per second）一般都是24 FPS，也就是一秒钟拍摄/播放24帧。而人眼的特殊的生理结构，经常被生活的真相所蒙蔽。如果所看的画面的帧率高于10-12 FPS的时候，静止的帧播放起来，人眼就会傻傻分不清，画面就会认为是连贯的动作[1]。根据Nyquist定理[2]，为避免失真，采样频率要大于信号带宽的2倍，所以就有了24FPS这个数。

如何给您的爱车选鞋子？汽车轮胎选购攻略

轮胎在汽车配件中属于易损耗部件，所以在用车的过程中我们都难免要面对更换轮胎的问题。那在什么情况下我们要更换轮胎呢？

1.当我们的爱车在行驶一定里程数或使用了一定年限之后，需要更换轮胎。

2.在轮胎在行驶过程中由于司机驾驶或者路面状况导致轮胎鼓包、爆胎等情况。

3.在车辆原配的轮胎性能不能满足需求，车主们想要更换轮胎。

那么我们应该怎样在琳琅满目的轮胎品牌和型号当中，选择一套适合自己爱车而且适合自己驾驶风格的轮胎呢？

轮胎对于汽车来说，就像人穿的鞋子一样。它们都是直接接触路面的，由橡胶和各种复合材料制成。不同的场合，我们会穿不同的鞋子。用途和驾驶风格不同，我们也会选用不同的轮胎。只是汽车轮胎不能像换鞋子般简单，可以说是大费周章，所以选对一套适合的轮胎就尤为重要。而在更换不同品牌不同系列的轮胎之后，车子的操控都会不一样，差异大的轮胎可能会使车子的性格完全改变。所以要根据自己的驾驶风格和结合实际行驶路况选择适合的轮胎。汽车轮胎属于损耗品，一般在行驶到一定公里数和出厂时间超过一定年限的（一般为五年），都要适时更换。而轮胎的出厂日期是以四位数字显示，前两位是指第几周，后两位是指年份

一般来说，出厂五年后，轮胎的橡胶老化速度会开始加快，轮胎边缘或胎面开始出现裂纹，对于安全第一的车主们来说，还是及时换掉比较保险。根据路况不同，使用环境不同，轮胎行驶到需要更换的里程没有一个明确的标准去衡量。所以轮胎出厂时都有一个磨损极限标识点，去提示车主轮胎已经使用到需要更换的程度了。

汽车轮胎上的黄点有啥作用竟能让车平衡？

对于车主来说，每天和轮胎打交道，但对于轮胎，你真的了解吗?那么，关于轮胎哪些冷知识，你都了解吗?

1.轮胎气压明明够，为什么有点瘪?

这种情况，到底还要不要继续加气呢?其实不是用的，因为现在的轮胎都是真空胎，胎压一般为2.2-2.6bai之间。若你确定轮胎的胎压是够的，虽然看起来有点瘪也属于正常情况。只要保持胎压正常即可。

2.轮胎上面inside标示在外面，是不是装反了?

Inside标示是装在里面的，要是这个标志装在外面的，就可以确定轮胎装反了。轮胎装反后，就会加速轮胎的磨损，还会影响车辆行驶的舒适性。

3.轮胎上的黄点是什么意思?

轮胎上的黄点，其实就是轻点标记，也就是这点就是轮胎上最轻的地方。因为汽车轱辘是由轮胎、轮毂和气门嘴组成的，而气门嘴就是轮胎最重的地方，而与气门嘴对应的黄点就是最轻点，两点之间起到互补的作用，能起到轮胎平衡的作用。

为什么电视里的汽车轮子看起来是反着转的

主要是“频率效应”在作怪。这种现象一般出现在电影、电视上，或是夜间交流灯光下。当汽车高速行驶、车轮频率高于光线频率时，车轮在我们人类眼中就会呈现出向后转的假象，实际上它还是在向前飞转的。在车轮频率和光线频率相等的情形下，还会出现一种更难得一见的现象呢，这时飞速前进的汽车车轮就好像根本没有转动，静止在那儿了。

这内因嘛，则和“视觉暂留”有关啦！当我们人类的眼睛在观看快速运动的物体时，即使眼前所看到的影像已经消失了，人眼仍能继续保留0.1-0.4秒左右，这就是“视觉暂留”。正是因为人眼的这一特性，再加上“频率效应”，高速旋转的车轮的“辐条”在经过0.1秒后所在的位置恰好在0.1秒前位置的前方，这时车轮在我们眼中就好像在向后转了。