自行车骑起来为什么不会倒?

在我们的日常生活中存在着很多有趣的物理现象, 科学家对这些现象进行深入研究后,可以通过这些现象延伸,从而在前沿科技发展上得到很大的帮助,甚至去解决宇宙中出现的难题。

 但是在日常生活中,有这样一个物理现象,在我们身边随处可见,甚至很多人每天都会和这个物理现象打交道,但是这个现象的本质是什么科学家至今无法解释,让众多科学家束手无策,甚至直到今天还是一个未解之谜。

自行车骑起来为什么不会倒?

人类最成功的发明之一“自行车”

    1790年,在法国人西夫拉克脑中,全世界第一辆自行车设计图诞生,大约在三年后,一个简单的自行车被制造了出来,自行车可以说是人类发明出的最成功的“人力机械”,是一个由众多简单零件组成的复杂机械,随着一次次的改进,自行车越来越方便,并且已经成为了全世界人类最常用的交通工具。

自行车骑起来为什么不会倒?

    可是你有没有想过这样一个问题,自行车是无法单独保持平衡的,但是人类骑上自行车后,只要持续运动就可以轻松地保持平衡,这是为什么呢?

    或许你不会相信,科学家为了解释自行车在行驶的过程中为什么不会摔倒这个问题困扰了二百多年,并且直到今天也没有一个合理的解释,或许对你来说,骑自行车是一件很简单的事情,但是对于科学家来说,想要寻找到一个现象的本质是一件十分困难的事情。

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    当然,并不是所有情况骑自行车都不会摔倒的,比如在下雨天或者是操作失误的情况下,自行车仍然会发生事故,而我们今天讨论的是,为什么在正常情况下,我们都可以轻易的让自行车保持平衡呢?

属于自行车的谜团

    骑自行车为什么不会摔倒这个问题,大部人都认为这个问题太过简单,我们的理论应该早就给出了答案,“默认”科学家已经解决了这个问题,但是这个问题对于科学家来说并也不简单。

    一开始科学家认为,是因为车轮的“陀螺效应”,或者是因为自行车的重心后倾前叉,才可以保持平衡,但是在2011年,有一位科学家发表了论文,他指出自行车在没有陀螺效应或者后倾前叉重心结构的情况下,仍然可以保持平衡。

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    1897年,法国科学家专门为了自行车为什么不会摔倒这个问题设立了一门奖项,可是直到今天都没有人可以解决这个问题赢得大奖,从我们的常识和力学原理来看,用“陀螺效应”来解释自行车的运动似乎最为合适。

    但是陀螺效应并不完美,比如一些杂技人员可以在很慢甚至是接近静止的状态下保持平衡,其次如果真的完全是陀螺效应起到了作用,那么只要自行车在高速状态下,新手应该也可以使自行车保持平衡,但是对于新手来说,这是一件很困难的事情。

自行车骑起来为什么不会倒?

    也有一些人认为是人类的操控把保持了自行车的平衡,但是在很多情况下,发生事故后的摩托车或者是自行车,仍然可以保持状态运动出很远的距离,或者是用离心力来解释这个问题,似乎也很有道理。

    但是有一位科学家大卫·骏斯,在《今日物理》发表了一篇文章,他制造出一辆特殊的自行车,他在一辆自行车的前轮的平行位置上,增加了一个转速相同,旋转方向相反的轮子,抵消了前轮的陀螺效应,但是自行车仍然可以自由的运动,在计算后大卫·骏斯得到了这样的结论:前叉转轴与地面的交点位于前轮触地点的前方,是影响自行车稳定性的重要因素

自行车骑起来为什么不会倒?

    这个发现被我们称为“脚轮效应”,后续也有科学家指出,并不是陀螺效应这些解释不够正确,而是因为自行车的运动可能受到多方因素的影响,因此我们用某一个单一的理论去解释是很难完全解决这个问题的。

自行车骑起来为什么不会倒?

    “自行车骑起来为什么不会倒?”,这个问题无法解决证明了人类的一些理论其实还不够完善,甚至我们对身边很常见的一个现象都无法合理解释,毕竟人类的科学发展时间其实并不长,理论存在漏洞是一件很正常的事情,或许在不远的将来,我们可以合理地解释这个问题,解开这个困扰科学家200年的未解之谜。

原文始发于微信公众号(环球物理):【物理之谜】一个常见的物理现象,直今还是未解之谜

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  • 文本由 发表于 2020年9月20日23:40:27
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