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自行车相信大家都非常的熟悉了,这是我们生活中常见的一种交通工具。小编觉得自行车是我们人类发明创造使用的最为成功的工具,自行车相对于目前汽车飞机火车等结构异常的简单。但是就是这个结构简单的交通工具却存在着困扰了科学界一个世纪未解之谜!那就是自行车它是如何保持平衡不倒的。
“你已经是一个成熟的自行车了,应该学会自己骑自己了”。这是陶侃自行车的一个梗,现在的自行车确实能够自骑了,只要速度够快,哪怕是布满石子的山间小路,自行车也能自行前进。(无人驾驶状态)
那么自行车它究竟是怎样保持平衡不倒的呢?接下来我们来说说自行车平衡之谜
自行车如何平衡的科学理论
想要了解自行车之谜咱们先来了解一下自行车的发明历史,自行车的发明于18世纪的法国,这个号称世界上第一辆自行车的东西其实跟自行没有一毛钱关系,这玩意就好像家里的板凳将两只脚换成了两个轮子,没有驱动的装置,靠脚站在地上行走来驱动,这东西说真的估计还没有走路快,最关键的还不能转向,要转向你要下来人工调整方向!
自从第一代自行车诞生以来,接下来就是不断的改良过程,反正在1874年以前的自行车可能都不叫自行车,骑车比走路还费劲,只能算是一个发明玩具。自行车在1874年终于被一个英国佬折腾成一个人人都可以骑的自行车了,这个英国佬叫做劳森,他发明了一种精密的机械传动装置一直使用到现在,那就是齿轮铰链装置。
这种真正意义上的自行车诞生之后,在通过近2个世纪的不断进化,现在的自行车已经可以不借助人力控制就能够保持平衡了,那么这种神奇的现象是怎么产生的?
一.陀螺理论:目前最主流的理论“陀螺效应”
陀螺这种玩具大家应该都非常的熟悉了吧,小时候最常见的玩具,小时候玩陀螺也应该知道,在高速旋转下的陀螺不管你怎么抽它,它始终垂直地面旋转,就算是你刻意将它抽倒,它也会马上回恢复原来的状态。这个现象是物理学当中一个叫做“角动量”的物理概念。就像地球在自转,有一个叫做自转轴的概念,可以形象的说地球也是一个大号的陀螺。
支持这个自行车保持平衡是由“陀螺效应”的科学家们解释说,自行车就是因为前后两个轮子在高速旋转下围绕车轮中心产生的角动力平衡从而达到平衡的,就跟陀螺仪的原理一样。
这个理论简单易懂,说服你了吗?好像有一点,但是这一套理论存在一个明显解释不了的现象,那就是如果真的如陀螺理论讲述的那样,自行车是有两个轮子高速产生的角动力来保持平衡的,那么任何新手骑自行车都不会遇到任何的问题,只要你使劲蹬车,按照陀螺效应车就能保持平衡,但是显然不可能,没有天才一下就会骑自行车,不摔个几跤还真学不会。
二.前轮尾迹理论
自行车研究界有些人为了反驳陀螺理论研究出了一台特殊的自行车,它前面轮子有两个,一大一小的两个轮子,较小的前轮带动较大的轮子转动,但是两个轮子依靠装置做的是相反的转动,这个装置理论上消除了“陀螺效应”,它能骑吗?可以!
在这种实验的基础上就有人提出所谓的“前尾轨迹理论”。该理论认为自行车能够保持平衡完全依靠的是前轮在自行车将要倾倒的时候,由于车头向左右转动带动整个自行车重心从新向下 ,从而保持平衡的。
但是这一套理论刚提出不久就有人制造出一辆奇葩的自行车来反驳这一套理论了,那就是一体的没有所谓车头的自行车,并且前面也拥有两个转动相反的轮子,这个自行车也能正常骑行。一下子将陀螺理论跟前轮尾迹理论全部推翻。
现在的科学技术上天入地,连微观的量子技术都在研究当中,量子计算机目前都已经在研发当中了,然而连他们每天接触的自行车竟然还没有找到一个合理的解释说明它是如何平衡的,科学就是这样的有趣,越简单的东西你可能越难以理解并找到它的答案。