作者簡介
作者:
[美]戴維 戈登 威爾遜(David Gordon Wilson,1928—2019):麻省理工學院機械工程榮譽教授。他是一位多產的發明家,是公認的人力交通和自行車設計權威,號稱”現代躺式自行車之父”。其設計的Avatar 2000自行車在1982年國際人力驅動車輛協會上打破了速度紀錄。
[瑞士]特奧多爾 施密特(Theodor Schmidt,1954— ):瑞士工程顧問。研究方向為太陽能和人力,曾與戴維 戈登 威爾遜合作過多個相關項目。曾任《人力》雜誌編輯,現為《人力》電子期刊編輯。
譯者:
岳嬌慧,文學碩士,太原理工大學文法與外語學院教師,奧克蘭大學、北京外國語大學訪問學者。長期從事翻譯學與語料庫語言學等領域的研究。與他人合譯出版有《自行車設計200年》。
翟穎,太原理工大學外國語學院教師,曾參與多部省部級教材的編寫。長期從事翻譯理論研究,進行科技翻譯與文化外譯等方面的探索研究工作。與他人合譯出版有《自行車設計200年》。
精彩書評
任在騎行的路上,充滿了值得深思的有趣內容。
——Jearl Walker,《美國物理學》雜誌(American Journal of Physics)
打破了圍繞自行車技術所常見的種種神話,同時激發了騎行者對這項運動所懷有的熱情。
——D R S ,《美國科學家》雜誌(American Scientist)
為自行車技術提供了全面的介紹威爾遜所提供的信息可能最受自行車設計師和建造者的讚賞,但也很可能吸引任何參與競賽、通勤或只是喜歡在兩輪車上尋找樂趣的人。
——《科學》雜誌(Science)
目錄
簡 目
前 言
紀念戴維 戈登 威爾遜
第一章 自行車騎行簡史
第二章 人體能量產生
第三章 速度成就和比賽
第四章 功率與速度
第五章 自行車空氣動力學
第六章 滾動:輪胎和軸承
第七章 制 動
第八章 轉向、平衡與穩定性
第九章 動力傳輸和混合動力系統
第十章 不同尋常的人力機器
第十一章 人力運輸車輛
前言/序言
前言
2017年,麻省理工學院出版社(MITP)約請我考慮出版第四版的《騎自行車的科學》。它對這本書的信心和第四次編輯所帶來的挑戰給我留下了深刻的印象。前三個版本的出版非常幸運,因為當時人們對自行車有很大的興趣,尤其是對實驗性的創新自行車。國際人力驅動車輛協會(IHPVA)成立於20世紀70年代中期,它的組建催生了各種各樣的新設計和大幅提高速度及性能的新型自行車類型。如今,自行車的速度紀錄通常超過80英里/時、128 7千米/時、35 8米/秒。(這些紀錄並不完全有效,因為它們可以在允許的下坡、風等的極限上被設定。)現在是騎自行車的好時機,因為許多大城市都有一排排的標準公共自行車,可以相當容易地租到。由於尾氣排放問題仍然存在,汽車面臨更大的限制,因此電力驅動越來越受歡迎。預計用於電動自行車和普通機動車的電池類型將有所改進。最後,人類為了更健康,必須多運動。
這些重大的發展導致許多人預測,城市將進入一個自行車大量使用的新時期。因此,雖然人們不再對新型自行車感到興奮,但人們認為它們已經發展成熟,可以迅速被生產出來,用於更廣泛的用途,造福於用戶和非用戶。
在這本書的第三版中,吉姆 帕帕佐普洛斯(Jim Papadopoulos)主要寫了第二、四、六、八和十章 的內容,這一點沒有得到充分的承認。在經過大量修改的第四版中,吉姆的大量原始材料仍然在第二章 和第八章,還有一些被保留在第四章 和第六章 。
我非常幸運,特奧多爾 施密特(Theo Schmidt)(見圖8 5)接受了邀請,參與制作了第四版所需的修改。他和我曾在許多IHPVA活動中合作過。我們都是IHPVA的主席和其技術期刊《人力》的編輯,我們還合作過《人力電子期刊》,特奧多爾目前是該期刊的編輯,也是世界人力車協會規則和紀錄委員會的成員。他在巴塞爾大學(University of Basel)獲得物理和天文學學位,並在威爾士大學(University of Wales)獲得物理海洋學和電子工程學學位。特奧多爾加入了英國人力汽車俱樂部(BHPC),成為瑞士未來自行車公司(Future Bike)的副總裁,並用自己的車輛參加了瑞士自行車巡迴賽,包括一輛無級變速器電動自行車和一輛半兩栖太陽能混合動力人力車。他開始從事一系列非同尋常的項目,包括風箏研究和早期人力和太陽能動力車、船的建造。其中他試圖駕駛一輛半兩栖人力車從倫敦前往巴黎(但在到達英吉利海峽中部之前放棄了,後來他又乘坐一艘沒有電池的太陽能船幾乎獲得成功)。他有自己的研發公司,在這些廣泛的領域工作,其中一些項目在這一版本中有所說明。讀者將會欣賞到他為本書帶來的經驗和價值。
戴維 戈登 威爾遜
馬薩諸塞州,劍橋市
2019年2月
我很榮幸受到戴夫 威爾遜(Dave Wilson,即戴維 戈登 威爾遜)和麻省理工學院出版社的邀請,協助編寫第四版的《騎自行車的科學》。我既沒有戴夫 威爾遜的文學寫作風格,也沒有吉姆 帕帕佐普洛斯的數學工程知識,但是我認為我是一個優秀的編輯。這次修改後的新版本除了不情願地刪去的”材料”一章 和附錄部分外,大部分內容都是第三版的內容,並沿用了原來的結構。非常感謝麻省理工學院出版社的工作人員,感謝他們耐心的幫助,感謝尼克 格林(Nick Green)(BHPC)和邁克爾 哈勒普(Michael Harrup)(MITP)的校對和編輯。
大部分文字和許多圖畫是戴夫 威爾遜和吉姆 帕帕佐普洛斯第三版中的內容,也有一些新的文字來自戴夫。我添加了一些文本,並進行了大量的更新——新的參考文獻和新的圖表。
現在互聯網上有大量的各種信息,如此之多以至於很難在所有資源中找到所需的相關資料。我們現在為大多數實際可用且有趣的引用添加了URL(互聯網地址)。大多數鏈接都太長了,所以為了方便讀者,我們在hupi org/BS4/上列出了一個鏈接列表。[這份列表位於人類動力協會網站上,其創始人是已故的理查德 巴蘭坦(Richard Ballantine),戴夫和我以及三名前IHPVA董事會成員或官員曾幫助他組建了該協會。]短小、易於輸入的URL(如上面所示)通常放在文本中,而不是參考部分。
關於單位的注意事項:沒有給定單位的方程在任何一致的系統中都有效。當給出單位時,我們儘量使用國際單位制(SI)的單位。然而,我們也經常使用習慣的單位,特別是時間(小時等)和角度(角度或斜率)。在這些情況下,公式只適用於給定的單位。對於任何技術文本來說,一個特別的挑戰是重量的表示。物理學家也經常把物質的質量(千克、磅、斯勒格)和重量(牛、磅達、磅力)混淆在一起。質量是所有物質相對不變的基本屬性,而重量是地引力對質量產生的變化力。在這本書中,我們也會在這兩者之間隨機切換,除了在”月球上騎車”這一節,因為在這一節 這兩者的區別很重要。對於數量,如果不是國際單位制,我們儘量給出最廣泛使用的單位,例如,許多自行車紀錄的單位是千米/時,有時是英里/時。它不算科學,也不一致,但我們希望,它應該令不同的讀者滿意。
讀得開心!
特奧多爾 施密特
瑞士斯特菲斯堡
2019年2月
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