在我們的日常生活中存在着很多有趣的物理現象, 科學家對這些現象進行深入研究後,可以通過這些現象延伸,從而在前沿科技發展上得到很大的幫助,甚至去解決宇宙中出現的難題。
但是在日常生活中,有這樣一個物理現象,在我們身邊随處可見,甚至很多人每天都會和這個物理現象打交道,但是這個現象的本質是什麼科學家至今無法解釋,讓衆多科學家束手無策,甚至直到今天還是一個未解之謎。
人類最成功的發明之一“自行車”
1790年,在法國人西夫拉克腦中,全世界第一輛自行車設計圖誕生,大約在三年後,一個簡單的自行車被制造了出來,自行車可以說是人類發明出的最成功的“人力機械”,是一個由衆多簡單零件組成的複雜機械,随着一次次的改進,自行車越來越方便,并且已經成為了全世界人類最常用的交通工具。
可是你有沒有想過這樣一個問題,自行車是無法單獨保持平衡的,但是人類騎上自行車後,隻要持續運動就可以輕松地保持平衡,這是為什麼呢?
或許你不會相信,科學家為了解釋自行車在行駛的過程中為什麼不會摔倒這個問題困擾了二百多年,并且直到今天也沒有一個合理的解釋,或許對你來說,騎自行車是一件很簡單的事情,但是對于科學家來說,想要尋找到一個現象的本質是一件十分困難的事情。
當然,并不是所有情況騎自行車都不會摔倒的,比如在下雨天或者是操作失誤的情況下,自行車仍然會發生事故,而我們今天讨論的是,為什麼在正常情況下,我們都可以輕易的讓自行車保持平衡呢?
屬于自行車的謎團
騎自行車為什麼不會摔倒這個問題,大部人都認為這個問題太過簡單,我們的理論應該早就給出了答案,“默認”科學家已經解決了這個問題,但是這個問題對于科學家來說并也不簡單。
一開始科學家認為,是因為車輪的“陀螺效應”,或者是因為自行車的重心後傾前叉,才可以保持平衡,但是在2011年,有一位科學家發表了論文,他指出自行車在沒有陀螺效應或者後傾前叉重心結構的情況下,仍然可以保持平衡。
1897年,法國科學家專門為了自行車為什麼不會摔倒這個問題設立了一門獎項,可是直到今天都沒有人可以解決這個問題赢得大獎,從我們的常識和力學原理來看,用“陀螺效應”來解釋自行車的運動似乎最為合适。
但是陀螺效應并不完美,比如一些雜技人員可以在很慢甚至是接近靜止的狀态下保持平衡,其次如果真的完全是陀螺效應起到了作用,那麼隻要自行車在高速狀态下,新手應該也可以使自行車保持平衡,但是對于新手來說,這是一件很困難的事情。
也有一些人認為是人類的操控把保持了自行車的平衡,但是在很多情況下,發生事故後的摩托車或者是自行車,仍然可以保持狀态運動出很遠的距離,或者是用離心力來解釋這個問題,似乎也很有道理。
但是有一位科學家大衛·駿斯,在《今日物理》發表了一篇文章,他制造出一輛特殊的自行車,他在一輛自行車的前輪的平行位置上,增加了一個轉速相同,旋轉方向相反的輪子,抵消了前輪的陀螺效應,但是自行車仍然可以自由的運動,在計算後大衛·駿斯得到了這樣的結論:前叉轉軸與地面的交點位于前輪觸地點的前方,是影響自行車穩定性的重要因素
這個發現被我們稱為“腳輪效應”,後續也有科學家指出,并不是陀螺效應這些解釋不夠正确,而是因為自行車的運動可能受到多方因素的影響,因此我們用某一個單一的理論去解釋是很難完全解決這個問題的。
“自行車騎起來為什麼不會倒?”,這個問題無法解決證明了人類的一些理論其實還不夠完善,甚至我們對身邊很常見的一個現象都無法合理解釋,畢竟人類的科學發展時間其實并不長,理論存在漏洞是一件很正常的事情,或許在不遠的将來,我們可以合理地解釋這個問題,解開這個困擾科學家200年的未解之謎。
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