为什么汽车在高速行驶时车轮看起来像是没有动或是在后退

时间:2023-11-17 15:59:01

你是否曾透过栅栏的缝隙或是在电影里看到过奔驰着的火车或汽车的轮辐?你可能见过这种奇怪的现象:汽车高速奔驰,轮子却转得很慢或者根本没动,有时甚至还会朝相反的方向转动。

这种视错觉真是太令人惊奇了!第一次看见的人都会无法理解其中的原理。

为什么汽车在高速行驶时车轮看起来像是没有动或是在后退

下面,我们就来解释一下:透过栅栏的缝隙看到车轮运动时,因为视线会受到栅栏的隔断,所以在我们眼中,车轮在运动的时候,轮辐并不是连续的,而是隔一段才出现。电影里的车轮也是有间隔时间(每秒24张画面)的,它看起来也不是连续的。

这里会出现三种情况,我们来一一说明。

第一种情况:视线被挡住时,车轮的转数是整数。车轮转数的整数是多少是无所谓的,可以是2,也可以是20,只要是整数就行。假设时间间隔和车速不变,如果车轮的辐条在当前画面的位置与在前一张画面上的位置相同,在下一个时间间隔里,车轮转数是整数,轮辐位置依然相同。所以当我们看到轮辐没变时,自然就会觉得车轮根本没动。

第二种情况:在每个时间段,车轮转数比整圈多小半圈。我们看到这个变化的画面时,会忽略掉车轮转的整数圈,只看到转的那小半圈。于是,在我们看来,尽管汽车在飞驰,车轮却转得很慢。

为什么汽车在高速行驶时车轮看起来像是没有动或是在后退

图 电影中,车轮奇怪的运动方式的示意图解。

第三种情况:在两次拍摄的间隔,车轮没有转一整圈,例如,转了315°(图第三排)。在这种情况下,在我们看来,轮辐就像是在往相反的方向转。直到车轮的旋转速度改变,这种感觉才会消失。

另外,还要做一些补充说明。为了简单起见,第一种情况设定车轮转的圈数是整数。实际上车轮的每根辐条都是一样的,所以只要车轮转的轮辐间隙数是整数就行了。这一点对其他两种情况也同样适用。

如果在轮缘上做个记号,而且所有的轮辐都相同的话,我们就会看到有时候轮缘朝着一个方向,轮辐朝着另一个方向转动。如果在轮辐上做个记号,就会看到轮辐转的方向与记号的转动方向是相反的,这些记号就好像是从一个轮辐跳到另一个轮辐上似的。

如果电影里演的事儿很普通,这种幻觉是不会对观众的视觉产生太严重的影响的。但如果是在解释某个机件的作用,这种错觉就会严重误导观众,甚至会使观众产生错误的认识。

细心的观众在银幕上看到奔驰的汽车车轮好像不在转的时候,可以留意一下轮辐的个数,就可以算出车轮每秒钟大约转了多少圈(在作者的时代,影片一般都是每秒钟播放24张画面)。假设车轮有12根轮辐,那么车轮每秒旋转的圈数就是24÷12=2(或者每0.5秒转一整圈),这只是最少的转数,只要是这个数目的整数倍都可以。

再估算一下车轮的直径,就能算出汽车的速度了。假设车轮直径是80厘米,那么在上述条件下,汽车的速度大约就是每小时18千米、36千米、54千米……

这种错觉还被应用到现代技术中,用来计算高速转动的轴的转数。这种方法的原理是这样的:交流电电灯的光非常不稳定,每为什么汽车在高速行驶时车轮看起来像是没有动或是在后退

秒就会变暗。不过,我们一般是不会发现灯光在闪烁的。可如果我们用这种光来照射图中的转盘,这个转盘1%秒转了为什么汽车在高速行驶时车轮看起来像是没有动或是在后退

圈,我们就可以发现一个意外情况:我们看到的就是黑白扇形相间的图案,圆盘好像没有动,而不是在通常情况下,圆盘在运动时显现的灰色整体。

在看了有关汽车轮子的相关错觉介绍之后,我希望读者能明白这个现象的原理。根据这个现象的原理,我们可以很容易地计算旋转轴的转数。

为什么汽车在高速行驶时车轮看起来像是没有动或是在后退

图 能计算出发动机转速的圆盘。