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楼主: 悉尼

[困扰帖][自行车为什么不倒?]

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发表于 2009-9-6 20:15:15 | 显示全部楼层
原来高中骑车回家,骑到兴起还要来个大撒把...
.技术高了还能撒把转弯儿,那时就想这是咋回事儿呢?:tk_02
高手们也给解释解释吧
发表于 2009-9-6 20:46:09 | 显示全部楼层
本帖最后由 nichol 于 2009-9-6 20:56 编辑

我的观点:
自行车轮转动是会产生陀螺效应~陀螺效应使自行车更容易被保持在“直立”不倒的状态~并且车速越快车轮转动速度越大陀螺效应就越强~但是陀螺效应只能解释为什么车速越快感觉自行车越稳定~并不能解释为什么自行车不倒~

为什么自行车不倒~分析这个问题的方法当然还是进行受力分析~但是进行受力分析之前先要明白一个重要的问题那就是自行车行进的轨迹不是直线~而是一条波浪线~就算车手将车子骑得再稳也不可能走出完美的直线~这是由于像风吹等外力以及人骑车时不停的重心移动造成车子向左右两边交替倾斜所造成的结果(可以想象摇车时的情况)~

根据以上分析车子行进时有两种状态(排除风等外力干扰的情况下)~第一种状态是:车手的重心和车子的重心连线垂直于地面~并且车子本身完全垂直于地面~这时车手和车子的重力与地面的支持力平衡~没有其他外力干扰的话车子将一直保持直立状态不倒的状态

第二种状态是:车子不垂直于地面而是与地面成一定角度~车子的行进轨迹是一条弧线~这时车手和车子的重力与地面的支持力相平衡~车手与车子的离心力与地面提供给车子的摩擦力相平衡~这时车子处于受力平衡状态所以不倒~(可以想象的是如果如果骑行在冰面上即撤掉地面的摩擦力的话~即便延“直线”骑行也是容易摔倒的~原因是摩擦力不足以平衡离心力)
以上是车子行进过程中的受力分析。

还要分析的是为什么车子没有速度车手仍然可以定车~这是因为车手通过移动重心 想要 尽量使车子保持在上面分析过的第一种状态~之所以说“想要”是因为长时间保持上面受力分析中的第一种状态是不可能的(这是因为风吹等各种外力的干扰)~所以车手只是通过不停的重心移动尽量延长车子处于第一种受力状态的时间来达到使车子不倒的目的

车子在行进中与原地定车时保持不倒的原因都是因为达到了上面分析的两种受力平衡状态~但是会骑车的人不一定会定车~也就是说骑车时保持平衡比定车是容易得多~这是因为陀螺效应的原因~陀螺效应使车子更容易被稳定住~并且车速越高陀螺效应越大~车子越稳定~所以当车速为零没有陀螺效应时就是最难保持平衡的一种骑车状态~

另外惯性只与物体本身有关~与物体处于的状态无关~所以惯性不是车子不倒的原因(也就是说当车子处于要倒下的状态也好处于平衡的状态也好车子和车手的惯性始终不变并且与这些状态没有关系~惯性只与车手和车子本身有关)
发表于 2009-9-6 21:02:53 | 显示全部楼层
百度一下...
发表于 2009-9-7 00:50:34 | 显示全部楼层
支持重心说。
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