自行车为什么不会倒?困住世界几百年的问题究竟是什么原理?

  自行车想必大家都有骑过,但是你们有没有想过,只有两个轮子的自行车是如何保持平衡的呢?其实这个问题,许多人都或多或少想过,但是每个人的想法和说法不同,导致关于自行车保持平衡的猜想很多。

  第一种猜想,也是大部分人的想法,认为自行车之所以能够保持平衡,是因为驾驶者的技术高超。也就是说,是人为控制了自行车,使之保持平衡。而让他们拥有这种想法的原因,就是人可以在独轮车上保持平衡。

  但是很快,就有人提出了质疑了,因为独轮车和自行车不一样,自行车有两个轮子,在骑行的方法上不同。这些人发现,人在骑车的时候,肯定缺不了摇晃握把,而且自行车在原地,可以通过摇晃握把来保持一段时间的平衡。

  所以这些人认为,自行车之所以能够保持平衡,肯定是因为人在骑行的时候,不停地摇晃握把导致的。但是很快,这种说法也被大部分质疑,因为有些人表示,人在骑自行车时,只要速度够快,可以双手不扶把前进。

  所以,他们认为一定是速度够快导致的,但是这种说法根本站不住脚,因为有不少人可以缓慢地骑自行车而保持不倒。这让自行车的平衡原因变得扑朔迷离,于是有些人另辟蹊径,认为自行车平衡的原理和自行车的质量分布有关。

  除此之外,有些人也认为自行车不倒,可能与陀螺仪的原理有关,把高速选装的轮子当做陀螺仪,只要轮子转起来,就会很难倒下。这些说法真是公说公有理,婆说婆有理,我们想要知道哪个是正确的,就得从实践开始。

  关于自行车保持平衡的原因,真是众说纷纭,俗话说得好,实践出真理,想要辨其真假,就要通过实验来验证。首先来验证第一种说法,自行车是人控制才能保持平衡的。验证的方法很简单。

  我们给自行车一个动力,让它在没有人驾驶的情况下,自己向前进。你们会惊讶地发现,自行车会自己保持平衡行驶一段时间。这个实验证明,自行车的平衡,绝不是人为控制得那么简单。

  我们再来到第二种说法,平衡是通过摇晃握把保持的,于是我们将自行车的握把给固定住。这时无论是我们推自行车,还是人来骑自行车,都很难保持平衡。到这里,看似谜底已经揭晓了。

  但是经过实验又发现,当自行车达到一定的速度时,即使车把被固定,也是可以保持平衡的,这说明摇晃握把,只是自行车保持平衡的,充分不必要条件。那么,自行车保持平衡的原理是不是陀螺仪原理呢?

  陀螺仪原理其实叫做角动量守恒定律,这个解释起来非常复杂,咱们直接看视频。我们将轮子两端用绳子吊起来,然后让轮子高速转动,此时将一根绳子剪断,你们猜轮子会怎样?

  轮子并不会掉下来,而是会在一根绳子的作用下,继续保持直立旋转,这就是角动量守恒。这种说法看似更为科学一点,但是和摇晃握把一样,都是属于充分不必要条件,那么自行车保持平衡的真正原因究竟是什么呢?

  当我们经过实验之后,我们会发现,如果单单是一种原因,根本是行不通的。那么,会不会有一种可能,是许多原理结合在一起呢?于是经过科学家不断地研究,确定了自行车能够保持平衡的几种原因。

  首先,自行车要有一个灵活的前轮,灵活的前轮给了人们操作的可能,不论是摇晃握把,还是角动量守恒,都需要有灵活的前轮。并且前轮的设计也是有说法的,支撑前轮的装置,一般都有一个特殊的角度。

  如果不在这个角度的范围内,人们操作起来会非常的费劲。而第二个原因,就是质量的分配,当然无论是什么东西,想要保持平衡,对质量分配都是有要求的。

  而自行车在速度快时,可以做到双手不握把的同时保持平衡,这和自行车质量的分配密不可分。而自行车能保持平衡的第三个原因,就是角动量守恒定律,也就我们说的陀螺力效应。

  角动量守恒可以保证我们在快速行驶的同时,能够更加容易得保证自身的平衡,让自行车更容易被人们操作。这些就是自行车保持平衡的原因,如此复杂的原理,可能自行车的发明者都没想到。

  但是,当你以为,自己已经知道了自行车平衡的原理,那就大错特错了。因为有科学家设计过一款没有以上任何一个条件的自行车,结果依旧可以正常地保持平衡,这让原本的自行车平衡原理又一次被打破,成为世界难题。

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