자전거는 달릴 때 왜 넘어지지 않을까?

서 있는 자전거는 손을 떼면 바로 쓰러지는데 달리는 자전거는 손을 놓아도 한참을 곧게 간다. 달리는 자전거가 넘어지지 않는 것은 자전거가 한쪽으로 기울면 앞바퀴가 저절로 그쪽으로 꺾여 다시 바퀴를 몸 아래로 데려오기 때문이고, 타는 사람은 이 움직임을 몸이 먼저 배워 무의식중에 핸들을 조금씩 틀어 균형을 잡는다.

자전거가 왼쪽으로 기울기 시작했다고 해 보자. 그대로 두면 쓰러지지만, 핸들을 왼쪽으로 살짝 꺾으면 자전거가 왼쪽으로 돌면서 바퀴가 몸 아래쪽으로 되돌아온다. 넘어지는 방향으로 핸들을 돌려 바퀴를 몸 밑에 다시 놓는 것이 균형의 핵심이고, 빨리 달릴수록 조금만 꺾어도 바퀴가 크게 움직여 균형 잡기가 쉬워진다. 천천히 갈 때 더 흔들리는 이유가 여기 있다.

자전거는 이 동작을 사람 없이도 어느 정도 스스로 한다. 앞바퀴의 회전축이 앞으로 기울어 있고 바퀴가 땅에 닿는 점이 그 축의 연장선보다 뒤에 있어서, 자전거가 기울면 앞바퀴가 기운 쪽으로 저절로 꺾이는 구조다. 이것을 트레일이라 하는데, 그래서 사람이 타지 않은 자전거를 밀어 보내도 한동안 비틀거리며 스스로 균형을 잡다가 속도가 떨어지면 쓰러진다.

도는 바퀴가 팽이처럼 버티는 힘도 있다고 오래 설명되어 왔다. 회전하는 바퀴는 기울이려는 힘을 받으면 옆으로 방향을 트는 성질이 있어 이것도 앞바퀴를 기운 쪽으로 돌리는 데 보탬이 된다. 다만 실험으로 확인해 보니 이 효과만으로 균형이 유지되는 것은 아니었고, 트레일과 무게 배치, 사람의 조향이 함께 작용한다는 것이 지금의 설명이다.

그래서 자전거를 처음 배울 때는 페달보다 미끄러지듯 굴러가는 감각을 먼저 익히는 편이 빠르다. 안장을 낮춰 발이 땅에 닿게 하고 발로 밀며 굴러가다 보면 기울 때 핸들이 저절로 꺾이는 것을 몸이 느끼고, 그 뒤 페달을 밟으면 넘어지지 않는다. 손잡이를 꽉 쥐고 핸들을 고정하려 하면 오히려 이 자동 보정을 막아 더 잘 넘어진다.

달리는 자전거가 넘어지지 않는 것은 기울면 바퀴가 그쪽으로 꺾여 몸 아래로 돌아오는 구조 덕분이니, 한번 배우면 평생 안 잊는다는 말은 몸이 이 동작을 기억하기 때문이다.

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