为什么自行车停下会倒下,而转动时不会


我们中国是一个自行车王国,自行车在我们的日常生活中充当着重要的角色。可是你是否知道,在我们经常见到的自行车运动过程当中,有很多值得我们留心的力学现象。

我们大家知道,自行车停下来的时候,如果我们松开双手,那么自行车就会倒下,可是自行车为什么停下就会倒下,三轮车却不会呢?究其原因在于,自行车和地面仅有两个接触点,两个点只可以决定一条直线,却不可以组成一个平面,这样,仅靠两个车轮没有办法使自行车停在地面上。三轮车和地面却有三个接触点,三个点决定一个平面,所以三轮车可以停在地面上却不会翻倒。一样的道理。在自行车的中后部装上撑架,这样可以给自行车增加三个接触点或者四个接触点,这样,自行车就会保持自身平衡了。

可是当自行车轮转动时,情况就完全不一样了。由于旋转的物体有使转轴的方向保持不变的特性,转动得越快,越不容易改变轴的方向,就像陀螺旋转一样。假如陀螺不转,就会倾倒,因为静止不动陀螺的尖下面只有一个支点,因为重力对这一个支点有力矩,陀螺会围绕这个支点向下倾倒。假如给陀螺施加一个外力,使陀螺快速旋转,陀螺就不会倒下了,高速旋转的陀螺可以保持转轴的方向不变,这就是陀螺的稳定性。人骑自行车是同样的道理,转动的车轮有和陀螺相似的稳定性,人在车上蹬车,致使车轮飞快的旋转,同样也可以保持旋转的轴线方向不变,这样,车子就可以保持平衡却不会摔倒,可以很稳当地向前行驶。