行駛中的自行車為什麼不倒?
自行車能夠不倒,是利用了“兩個動點保持平衡”的原理,也就是通過人為的控制,使重心保持在兩個移動點之上。這實際上應該看做是三個定點保持平衡原理的延伸。
自行車現在是很普通的一種交通工具。據西方文獻記載,它最早是一種被稱為“好馬”(dandy horse)的滑行工具,前進的動力是人的腳在地上行走,還是1817年一位名叫德萊斯(Baron von Drais)的德國人發明的,取得了專利。後來經過許多改進,直到19世紀中葉才發展到現在的模樣,不過據《清朝野史大觀》記載:“黃履莊所制雙輪小車一輛,長三尺餘,可坐一人,不須推輓,能自行。行時,以手挽軸旁曲拐,則復行如初,隨住隨挽日足行八十里。”由此可見,他製造的自行車,前後各有一個輪子,騎車人手搖軸旁曲拐,車就能前進,這是史料最早記載的自行車。可見清朝人黃履莊(1656-?)很早就發明了類似於自行車的裝置,而且不是用腳蹬而是由手搖動曲柄前進。
比黃履莊大一歲的清初詞人納蘭性德(1655-1685)在他的筆記小說《淥水亭雜識》中有一段記載:“武侯木牛流馬,古有言是小車者。西人有自行車,前輪絕小,後輪絕大,以高臨下之勢。故平地以得自行。或即木牛流馬乎。而坎曲折,大費人力也。”可見在清初,西方傳教士就已經把當時西方的自行車傳到中國來了。這裡說由於前輪小後輪大,能夠“以高臨下”所以平地能夠自行的說法,從力學上是沒有道理的。這在當時力學學科還不成熟,力學知識也不普及的情形下的一種矇昧的猜想,是可以理解的。至於說到高低不平的道路上,大費人力,是可以理解的。
自行車不倒不是利用了陀螺的穩定性原理。陀螺是轉的越快越穩定,但是對於不會騎車的人來說,只能是騎得越快摔的越狠。
自行車能夠不倒,是利用了“兩個動點保持平衡”的原理,也就是通過人為的控制,使重心保持在兩個移動點之上。這實際上應該看做是三個定點保持平衡原理的延伸。
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