首頁/ 遊戲/ 正文

困住世界幾百年的問題,究竟是什麼原理?

你有沒有思考過一個問題,腳踏車是怎麼保持平衡的呢?

平衡猜想

腳踏車想必大家都有騎過,但是你們有沒有想過,只有兩個輪子的腳踏車是如何保持平衡的呢?其實這個問題,許多人都或多或少想過,但是每個人的想法和說法不同,導致關於腳踏車保持平衡的猜想很多。

第一種猜想,也是大部分人的想法,認為腳踏車之所以能夠保持平衡,是因為駕駛者的技術高超。也就是說,是人為控制了腳踏車,使之保持平衡。而讓他們擁有這種想法的原因,就是人可以在獨輪車上保持平衡。

但是很快,就有人提出了質疑了,因為獨輪車和腳踏車不一樣,腳踏車有兩個輪子,在騎行的方法上不同。這些人發現,人在騎車的時候,肯定缺不了搖晃握把,而且腳踏車在原地,可以透過搖晃握把來保持一段時間的平衡。

所以這些人認為,腳踏車之所以能夠保持平衡,肯定是因為人在騎行的時候,不停地搖晃握把導致的。但是很快,這種說法也被大部分質疑,因為有些人表示,人在騎腳踏車時,只要速度夠快,可以雙手不扶把前進。

所以,他們認為一定是速度夠快導致的,但是這種說法根本站不住腳,因為有不少人可以緩慢地騎腳踏車而保持不倒。這讓腳踏車的平衡原因變得撲朔迷離,於是有些人另闢蹊徑,認為腳踏車平衡的原理和腳踏車的質量分佈有關。

困住世界幾百年的問題,究竟是什麼原理?

除此之外,有些人也認為腳踏車不倒,可能與陀螺儀的原理有關,把高速選裝的輪子當做陀螺儀,只要輪子轉起來,就會很難倒下。這些說法真是公說公有理,婆說婆有理,我們想要知道哪個是正確的,就得從實踐開始。

實驗驗證

關於腳踏車保持平衡的原因,真是眾說紛紜,俗話說得好,實踐出真理,想要辨其真假,就要透過實驗來驗證。首先來驗證第一種說法,腳踏車是人控制才能保持平衡的。驗證的方法很簡單。

困住世界幾百年的問題,究竟是什麼原理?

我們給腳踏車一個動力,讓它在沒有人駕駛的情況下,自己向前進。你們會驚訝地發現,腳踏車會自己保持平衡行駛一段時間。這個實驗證明,腳踏車的平衡,絕不是人為控制得那麼簡單。

我們再來到第二種說法,平衡是透過搖晃握把保持的,於是我們將腳踏車的握把給固定住。這時無論是我們推腳踏車,還是人來騎腳踏車,都很難保持平衡。到這裡,看似謎底已經揭曉了。

但是經過實驗又發現,當腳踏車達到一定的速度時,即使車把被固定,也是可以保持平衡的,這說明搖晃握把,只是腳踏車保持平衡的,充分不必要條件。那麼,腳踏車保持平衡的原理是不是陀螺儀原理呢?

困住世界幾百年的問題,究竟是什麼原理?

陀螺儀原理其實叫做角動量守恆定律,這個解釋起來非常複雜,咱們直接看影片。我們將輪子兩端用繩子吊起來,然後讓輪子高速轉動,此時將一根繩子剪斷,你們猜輪子會怎樣?

輪子並不會掉下來,而是會在一根繩子的作用下,繼續保持直立旋轉,這就是角動量守恆。這種說法看似更為科學一點,但是和搖晃握把一樣,都是屬於充分不必要條件,那麼腳踏車保持平衡的真正原因究竟是什麼呢?

問題和原理

當我們經過實驗之後,我們會發現,如果單單是一種原因,根本是行不通的。那麼,會不會有一種可能,是許多原理結合在一起呢?於是經過科學家不斷地研究,確定了腳踏車能夠保持平衡的幾種原因。

困住世界幾百年的問題,究竟是什麼原理?

首先,腳踏車要有一個靈活的前輪,靈活的前輪給了人們操作的可能,不論是搖晃握把,還是角動量守恆,都需要有靈活的前輪。並且前輪的設計也是有說法的,支撐前輪的裝置,一般都有一個特殊的角度。

如果不在這個角度的範圍內,人們操作起來會非常的費勁。而第二個原因,就是質量的分配,當然無論是什麼東西,想要保持平衡,對質量分配都是有要求的。

而腳踏車在速度快時,可以做到雙手不握把的同時保持平衡,這和腳踏車質量的分配密不可分。而腳踏車能保持平衡的第三個原因,就是角動量守恆定律,也就我們說的陀螺力效應。

角動量守恆可以保證我們在快速行駛的同時,能夠更加容易得保證自身的平衡,讓腳踏車更容易被人們操作。這些就是腳踏車保持平衡的原因,如此複雜的原理,可能腳踏車的發明者都沒想到。

困住世界幾百年的問題,究竟是什麼原理?

但是,當你以為,自己已經知道了腳踏車平衡的原理,那就大錯特錯了。因為有科學家設計過一款沒有以上任何一個條件的腳踏車,結果依舊可以正常地保持平衡,這讓原本的腳踏車平衡原理又一次被打破,成為世界難題。

相關文章

頂部