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為什么自行車不倒,行進中的自行車為啥不倒呢

科學(xué)家當(dāng)然知道騎自行車的原理,否則不可能發(fā)明自行車 。騎自行車是優(yōu)秀的人體平衡系統(tǒng)和訓(xùn)練的結(jié)果,是人調(diào)整姿勢讓自行車保持平衡 。第三,騎車人在保持自行車平衡方面的作用 。二、為什么車輪轉(zhuǎn)動能使自行車不容易倒?我們在討論“為什么運動中的自行車不容易摔倒” 。
兩個輪的單車為什么不倒?

為什么自行車不倒,行進中的自行車為啥不倒呢


簡單地說有兩點,一是自行車的設(shè)計與人的騎行坐姿,基本形成一個平面,左右也基本對稱,這個面的重心通過2個車輪與地面接觸點,組成一個基本穩(wěn)定的三角,同時重心的重力方向由于騎行人的對前輪方向的轉(zhuǎn)動控制,和身體的左右扭動與這個面都保持基本垂直于地面,形成平衡,這時候如果控制的人水平高,那么這個人就能保持自行車不動、也可以不倒 。
這就像有人可以將一塊薄的磚豎起來不倒一個道理,第二點,普通人做不到上述這一點,就必須騎到一定速度,這時候這個面重心就形成了一個向前的慣性動量,動量是一個矢量,根據(jù)動量守恒定律在沒有外力的作用下,動量是守恒的,因此自行車更加不容易傾倒 。另外,前后兩個輪的轉(zhuǎn)動也會形成一定的轉(zhuǎn)動的角動量,這個角動量也能使自行車保持穩(wěn)定,
【為什么自行車不倒,行進中的自行車為啥不倒呢】問你個簡單的問題:行進中的自行車為啥不倒呢?
為什么自行車不倒,行進中的自行車為啥不倒呢


一、車輪的轉(zhuǎn)動,對“自行車不容易倒”的作用不能忽略 。討論中有一種意見認為,自行車不倒,是因為騎車的人在車產(chǎn)生傾斜時,下意識地把車把向傾斜方向轉(zhuǎn)動,使車向傾斜方向作曲線運動,從而產(chǎn)生一個作用在整車重心上的離心力,這個離心力相對于地面支點的力矩而使車不倒,這個解釋對自行車的“平動”是合理的 。但這種觀點卻忽略了車輪轉(zhuǎn)動的作用,
那么,車輪的轉(zhuǎn)動對自行車的不易傾倒到底有沒有作用呢?我們設(shè)想,把車輪制動,讓熟練的車手騎在上面,并想法使車輪與地面減少摩擦,使之易于滑動,然后用外加設(shè)備拖動自行車前進,且不妨礙車手對車的操縱(這是完全做得到的) 。我們可以肯定,不管車手多么熟練,自行車都會很快倒下,因為這時缺少了車輪轉(zhuǎn)動所起的穩(wěn)定作用 。
二、車輪轉(zhuǎn)動為什么可以使自行車不容易倒?行進中,自行車車輪的運動可以分解為繞軸的轉(zhuǎn)動和隨整車前進的“平動”,這里只分析車輪繞軸轉(zhuǎn)動對自行車發(fā)生傾倒的影響 。如右圖所示,車輪繞軸逆時針轉(zhuǎn)動,當(dāng)外界干擾力矩使車輪向左發(fā)生一定的偏倒時,車輪到底怎樣運動呢?我們來考察車輪最上面一點的運動狀態(tài),車輪的偏轉(zhuǎn),使它產(chǎn)生了一個垂直于旋轉(zhuǎn)平面的軸向速度;由于車輪的轉(zhuǎn)動,它還具有位于旋轉(zhuǎn)面內(nèi)的圓周切向速度;該點的實際速度是這兩個速度的矢量和 。
這個合速度顯然緩解了車輪的傾倒,輪子的轉(zhuǎn)速越大,其合速度越靠近旋轉(zhuǎn)平面,車輪也就越穩(wěn)定 。一般情況下,圓周切線速度都比使車傾倒的軸向速度大得很多,因而車輪的高速轉(zhuǎn)動能有效地抵御干擾力矩的作用,需要說明的是,以上這種解釋只能說是一種靜態(tài)的、粗淺的理解,它沒有完全說明旋轉(zhuǎn)的車輪不容易倒的本質(zhì)原因 。要全面科學(xué)地理解其本質(zhì)原因,還必須憑借“陀螺原理”,
也就是,當(dāng)受到外力干擾時,車輪轉(zhuǎn)軸方向發(fā)生變化,在轉(zhuǎn)軸方向變化的過程中,車輪將產(chǎn)生附加的旋轉(zhuǎn)分量(進動、章動) 。其中某部分旋轉(zhuǎn)量具有抵抗外力干擾的作用,車輪原有慣性旋轉(zhuǎn)速度越快,即相應(yīng)質(zhì)量的動量矩越大,反抗干擾的能力就越大,車輪就越穩(wěn)定 。因為涉及到矢量疊加、動量矩方向、動量矩轉(zhuǎn)化和守恒等數(shù)學(xué)力學(xué)知識,推導(dǎo)也較繁復(fù),不能在此展開,

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