行进中的自行车为什么不倒?

2022-04-20 综合 71阅读

  如今仍无人能清晰完整地解答自行车凭啥可以成为“不倒翁”,看似简单的问题却包含极为复杂的力学原理,其中最流行的观点是陀螺效应!

啥是陀螺效应呢?顾名思义,它和陀螺有关。玩过陀螺的小伙伴都知道,当陀螺高速旋转后,其自转轴的空间指向将一直保持不变,如果你试图用手去改变自转轴的指向,会发现非常困难,这就是陀螺的定轴性。此外,我们还会看到,在离心力与重力的作用下,陀螺并不会倾倒,而是自转轴绕着某一旋转轴转动,这就是陀螺的进动性。由此看来,如果联想到地球的自转与公转,我们会发现一个有趣的现象:我们本身就生活在一个巨大的“陀螺”上!(推荐视频→:陀螺效应)

利用陀螺效应,人们发明了陀螺地平仪、陀螺半罗盘等仪表设备,可以方便地测出轮船的航向与飞机的姿态角。早期的科学家在对自行车进行一番力学分析后认为,正是自行车前轮的陀螺效应使它维持了稳定,当自行车前轮有向左或向右倾倒的趋势时,我们通过操纵把手给前轮施加一个力矩,前轮便因此由倾斜向直立方向运动。

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