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人類騎自行車為什麼可以保持平衡

汽車 更新时间:2024-09-09 07:17:44

自行車可以說是人類發明過的最高效、實用的交通工具了。

無論是高樓聳立人流湧動的城市,還是人煙稀少崎岖蜿蜒的山間小路,自行車都可以自如前行。

但你可能不知道,自行車為什麼騎起來可以保持平衡,至今仍然是個困擾科學界兩百多年的未解之謎。

人類騎自行車為什麼可以保持平衡(天天騎的自行車為啥能保持平衡)1

18世紀末法國人就發明出來了類似自行車的工具,但那時的“自行車”沒有驅動裝置,沒有腳踏闆,看上去就是個長了兩個輪子的長條闆凳,要靠腳在地上“行走”才能帶動它前進,轉向時還要抱着車體換方向。

人類騎自行車為什麼可以保持平衡(天天騎的自行車為啥能保持平衡)2

到了1817年,德國的森林管理員德萊斯發明了第一輛自行車,雖然還要靠人腳蹬地來驅動,但好歹不用搬運轉向了。

1874年,英國人勞森又發明了一種精密的機械結構,利用鉸鍊,前輪可以在後輪的傳動下運動,比馬背還高的座椅也終于有機會從直徑超過一米的前輪上移向更低更靠後的位置。

直到如今,自行車的設計都在不斷改進。

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很多人一直認為,自行車能夠平衡駕駛的原因一定是運用了一個簡單的物理學,但其實,它的發明是靠人類的生活經驗。

而且直到如今,科學家們仍舊沒有倒推出它的設計原理。目前,有兩種主流的說法:

01 陀螺效應

在對自行車穩定性的解釋中,這種說法流傳得最為廣泛,簡單來說,當自行車的前輪轉動的時候,其自身的離心力會讓它自身保持平衡,這就像高速轉動的陀螺一樣。

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陀螺在高速旋轉的過程中,會始終圍繞着它的自轉軸,保持旋轉方向的慣性,從而能夠在受到外力的情況下一直旋轉。

但是這一理論存在一個明顯解釋不了的現象,如果自行車是有兩個輪子高速産生的角動力來保持平衡的,那就是說隻要你使勁蹬車,按照陀螺效應車就能保持平衡。

但如果這樣,就不存在自行車新手了,實際上沒有人天生就會騎自行車。

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02 前尾軌迹理論

自行車研究界有些人為了反駁陀螺理論研究出了一台特殊的自行車。

它前面輪子有兩個,一大一小的兩個輪子,較小的前輪帶動較大的輪子轉動,但是兩個輪子依靠裝置做的是相反的轉動。

人類騎自行車為什麼可以保持平衡(天天騎的自行車為啥能保持平衡)6

這一巧妙設計,用事實從根本上證明了,自行車之所以能夠保持自我平衡,和單純的“陀螺效應”沒有任何關系,或者說不是主要原因。

根據這個實驗,有人提出了“前尾軌迹理論”

該理論認為自行車能夠保持平衡完全依靠的是前輪在自行車将要傾倒的時候,由于車頭向左右轉動帶動整個自行車重心重新向下 ,從而保持平衡的。

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但是這一套理論剛提出不久就有人制造出一輛奇葩的自行車來反駁這一套理論了,那就是一輛沒有所謂車頭的自行車,并且前面也擁有兩個轉動相反的輪子。

最奇葩的是這個自行車也能正常騎行。一下子将陀螺理論跟前尾軌迹理論全部推翻。

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雖然宇宙的奧秘都在被科學界逐步解答,但有趣的是,自行車這種看似簡單的問題卻讓人類至今毫無頭緒。

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