行驶中的自行车为什么能够保持稳定不倒?现在依然还不清楚
自行车只有两个轮子,当静止时会倒向一边,但是当自行车在运动时,出于某种原因,能够保持立起来,当自行车在足够高的速度下滚动时,能承受一定来自侧面的推力,而只会稍微摇晃,但很快就可以恢复。但问题是,科学家也不知道其中的原理,尽管从1818年自行车就被发明了。
在传统的分析中,认为是因为前轮的旋转力、质量以及车把的自发转向,使自行车向前滚动,跟陀螺效应有关,陀螺效应能够使旋转的物体直立,大多数人都认为陀螺效应是自行车稳定性的根本原因。同时后轮作为转向轴的后脚轮。
对自行车的分析是在1910年被完成,但物理学家们总是对这个过程产生疑问。最权威的分析发生在一个世纪之后,科学家测试了是否可以建造一辆既不含这两种特性又能保持平衡的自行车。
然后成功了!
结果2011年发表在著名的《科学》杂志上:科学家设计了一辆特别的自行车,自行车所有的陀螺效应都被一个反向旋转的轮子所抵消了;同时触地的前轮沿转向轴向前运动,使后距为负。当被侧面施加推力时,该自行车能够自动恢复到直立运动状态。证明陀螺效应和后脚轮都不是运动中自行车平衡的关键。
这一结果使自行车动力学陷入混乱,我们能够解释飞机在高空飞行,却还没弄清楚小孩子是如何骑自行车的。