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自行車為啥不會倒?

自行車,是我們十分熟悉的代步工具,不過,一個「簡單」的問題是,行進中的自行車為啥能保持平衡而不傾倒呢?

關於陀螺效應的聲音

技術上的革新往往需要理論上的突破作為支撐,可自行車卻是個例外,人們先發明了它,然後才研究它的運動原理。

鏈條傳動的自行車誕生至今已有一百多年,科學家們對其行進中的穩定性問題也研究了一百多年,然而,看似簡單的問題卻包含極為複雜的力學原理,如今仍無人能清晰完整地解答自行車憑啥可以成為「不倒翁」。

啥是陀螺效應呢?顧名思義,它和陀螺有關。玩過陀螺的小夥伴都知道,當陀螺高速旋轉後,其自轉軸的空間指向將一直保持不變,如果你試圖用手去改變自轉軸的指向,會發現非常困難,這就是陀螺的定軸性。

此外,我們還會看到,在離心力與重力的作用下,陀螺並不會傾倒,而是自轉軸繞著某一旋轉軸轉動,這就是陀螺的進動性。

利用陀螺效應,人們發明了陀螺地平儀、陀螺半羅盤等儀錶設備,可以方便地測出輪船的航向與飛機的姿態角。

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早期的科學家在對自行車進行一番力學分析後認為,正是自行車前輪的陀螺效應使它維持了穩定,當自行車前輪有向左或向右傾倒的趨勢時,我們通過操縱把手給前輪施加一個力矩,前輪便因此由傾斜向直立方向運動。



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