一个困惑了科学家两百年的问题:自行车骑行时为何不倒?看完颠覆我的认知!


第一,非常简单的道理,就是三点稳定法,不要以为两个轮子就是两点支撑,其实是三点。第三个点是物理意义上瞬间移动的点,是实际存在但又看不见的,这第三个点就是你手握车把保持微小变动的点。这个点时时在变动,保持车辆平衡,为了印证这个理论,把车把焊死,车把不能转动,再上去骑试试,百分百摔倒。

第二,这个问题早有人找到答案了,就是平衡原理。人和车的重心在车子两轮连线中间就能平衡。如果偏离中心就转动车把向偏离方向运动,就是用车的中心找这个偏离重心,然后找过头了又往回找,这样行驶过程就是不断找重心的过程,车子始终是处于动态平衡之中。车轮的轨迹总是S型的。而且行驶速度越快,找重心的速度就快,车子就更加平稳,S型就越接近直线。越慢就越难以找回重心,车子就越难以平衡。

第三,人体神经可以支配平衡的,当车子要向一边倒时,人体神经发出平衡指令,就会对车子一种反作用力就相互抵消了,前提是在运动状态下,就要踩高脚的人需要不停的掂小步才能保持不倒下。另一方面,关键点就在于前叉。学骑车,就是培养一个人的条件反射,当一个动作做多了,自然就形成了条件反射。当我们倾斜的时候,我们会条件反射的将把向倾斜方向转动,这时候,前叉就会将支点也向倾斜方向调整,当然这还不够,必须要向前运动,既然运动了,加上车比较倾斜,使车子快速的朝向倾斜方向运动,重心点就会落向另一方向,这样就调整过来姿势了。

第四,自行车不倒主要有两个条件:一是动起来,二是持续运动。动起来对地面产生压力,地面反作用于自行车,形成弹力;持续运动产生一定离心力,与弹力保持平衡。一旦停下来,离心力消失就容易倒下。除此之外,前轮方向的改变使运动着自行车能保持平衡:运动越快,方向改变得越少。运动越慢,方向改变得越快。若是慢得近乎静止,方向改变得几乎无穷快,所以最不稳定。所以自行车的速率与自行车的方向变化的频率的乘积应该是一个常数,由此可以推断一辆静止的自行车是不会稳定地站在那里,因为其速率为零,即使前轮方向无穷大,它们的乘积仍是零,永远达不到那个常数。

第五,你骑车的时候慢慢减速,当你速度即将停下来的时候就很难保持平衡,这时候为了不掉自行车你会不停摆车头来控制平衡,答案呼之欲出:车头的作用就是保持平衡。那么车头为什么可以保持平衡?车头的唯一受力点在轮胎表面,“力是相互的”,胎纹与地面之间的摩擦力,当我们为了保持平衡会向车头施加力的时候,轮胎就给予了我们相应的平衡力。与走钢丝同理,用根长杆(车头)来保持平衡,杆子越长越容易保持平衡(轮胎的摩擦力)。

第六,自行车的构造决定了它左右所受到的引力不平衡,这个不平衡的力称为引力差,引力差值是有具体数值的,差值越大,越容易倒,所以只要对自行车施加一个大于等于引力差值的力就可以稳定自行车运动。另一方面,还和物倒定律有关。物体的重力线与垂直线不重合时,物体向重力线那边倒。自行车向前运动时,两个车轮子的重力线在前面,轮子不停地向前倒,当车静止时,轮子的重力线在左边,轮子向左边倒,在右边就向右边倒。

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