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标题: 骑自行车怎么保持平衡的？困扰科学家200年，至今还是未解之谜 [打印本页]

作者: 铁蚊子 时间: 2022-9-14 10:03
标题: 骑自行车怎么保持平衡的？困扰科学家200年，至今还是未解之谜
自行车是人类汗青上一个特殊奇怪的发明，为什么说它奇怪？
由于人类至今都没有搞懂，只有两个轮子的自行车，是怎样在行驶过程中保持平衡的。
有人会说，自行车行驶的时间，不是人保持的平衡吗？一个人如果不会骑自行车，那么他就会跌倒。

骑自行车的矢量动画
然而通过对自行车的研究，科学家们发现，骑车者只能决定车在静止时间的平衡，自行车在行驶的情况下，平衡并不是骑车者在保持。
《科学》杂志更是在2011年发表文章表现，现在并没有一个公道的物理知识可以或许解答自行车的平衡之谜，因此只存在一些假说。
既然不知道自行车的平衡原理，那么自行车是怎样被造出来的？
自行车的操持和制作，告急是当初工程师们依赖履历总结，并没有体系的自行车动力学诞生。

骑自行车的人
自行车的诞生

自行车并不是物理学家们捣鼓出来的。
1780年法国人希夫拉克制造了天下上第一辆自行车。
当时的自行车和本日完全差异，没有链条，只能用脚蹬，而且还不能转弯。
本日自行车的雏形则是在1874年在英国出现的，由于自行车第一次有了链条。
只不外这个时间的自行车依然长得和本日不一样，它的后轮大，前轮非常小，看起来像奇特的“独轮车”。

人类最早的自行车
1888年，当代自行车才诞生，这一次它的前后轮差不多大。
而且尚有车架，看起来比当初谁人“独轮车”雅观。
这种新式的交通工具也很快引起了当时物理学家们的留意。
1875年法国科学院就设立了专门的奖项用于鼓励人们发现自行车中的物理知识，从而让自行车更快地发展。

颠末演变的自行车
200多年的时间已往了这个奖依然没人拿，缘故起因很简朴，没有物理学家可以或许参透自行车行驶过程中的物理原理。
早先物理学家们也以为，自行车的平衡与骑自行车的人有关。
但是他们做了一个无人自行车实验，自行车在行驶过程中即便没有人骑在上面它也能正常行驶。
200多年的时间里物理学家们不绝试图办理这个疑问，于是提出了多种假说。

自行车行驶时人不骑它也能保持平衡
自行车行驶之谜

第一个被各人广泛认同的假说是陀螺仪原理。
物理学家们以为，自行车的平衡是由于前轮高速旋转产生了离心力。
可以把自行车的前轮想象成一个高速旋转的陀螺，只要保持肯定的速率那么就能保持平衡。
然而在1970年，这个假说受到了打击。

陀螺仪原理表示图
英国的一位物理学家大卫·琼斯（ David E.H. Jones）操持了一款自行车。
它的前轮有两个，两个前轮的旋转方向相反，目的就是为了抵消掉陀螺仪的影响。
结果他发现，自行车的平衡并没有被冲破，但是行驶起来简直有点影响。
这表明，陀螺仪是影响自行车平衡的条件之一，但不是关键的条件。

陀螺仪不是影响自行车平衡的关键条件
而大卫也由于这个实验提出了一种新假说——脚轮效应。
他以为当自行车发生倾斜时，前轮产生的离心力会将车身摆正。
这是由于他在骑车的过程中发现，如果人的身材跟随自行车的摆动幅度而动，那么人和车会一起被扶正。
但是如果人反其道而行，与离心力的扶正方向恰恰相反，就会摔得人仰马翻。

基于脚轮原理的多节自行车呆板人
大卫的这个理论和1948年提出的离心力效应有点相似，提出者S.P.铁木辛柯和D.H.杨同样以为自行车的平衡是离心力摆正的。
随着电脑技能的发展，人们可以利用它操持很多模子，通过创建自行车的行驶模子，来判断它的受力方向。
在这个过程中，物理学家们发现了一个征象。
那就是陀螺仪、离心力、脚轮效应在自行车行驶的过程中都有起到平衡的作用，可它们不是唯一。

路边停放着的自行车
自行车的平衡恰恰就是这三个效应之间的平衡。
总的来说就是当自行车具有速率之后，两边倾斜的动能会小于自身速率产生的动能。
这个时间只要人别捣乱在上面乱动，它就能不绝保持平衡，人们所说的不会骑自行车实在就是在粉碎自行车的平衡。

公路上的自行车骑手
当自行车的速率减小到无法抗衡倾斜动能的时间，自行车的平衡体系也会被冲破，以是必要加速，也就是使劲蹬踏板。
这个综合学说现在也不是自行车保持平衡的权势巨子答案，它仍然是一种假说。
关于自行车的研究，仍然还在继续。
实在，我们的生存中不但是自行车的原理没有搞明白，尚有飞机怎样腾飞的人类也不知道。
科学界的未解之谜

物理学家至今无法科学表明飞机的腾飞原理，由于发明飞机的莱特兄弟在操持飞机的时间，不是从物理原理入手的。
莱特兄弟两人是机器工程师，他们并不是第一个想要发明飞机的人，在他们之前人类就想要连续飞行了。

莱特兄弟发明白飞机
飞机诞生之前，人类的飞行采取的是飞艇，莱特兄弟汲取了前人的履历颠末不停改良才操持出了飞机。
第一次飞行的间隔还没有本日波音747的翼展大。
以是，莱特兄弟也说不明白自己的飞机真正飞上去的原理是什么。
物理学家们对飞机的腾飞睁开了研究，发现这个过程中涉及到流体力学。
但是，飞机是怎样产生流体力学的，物理学家们至今说不清楚。
尤其是飞机的进阶升力，机翼附近产生的漩涡，这个是未解之谜。

飞机腾飞的过程表示图
这就不得不提到技能和科学的区别，各人在生存中总是会把这两个概念搞混。
科学是将一种天然征象通过体系性的表明表现，比如各人熟知的万有引力，牛顿通过公式将万有引力具象化。
技能依赖科学却又不完全依赖科学，它还可以依赖履历，前面提到的自行车和飞机，它们的发明算是一种技能，没有科学理论。
换算本钱日的大学教诲的话这就是工科和理科的区别。

牛顿提出了万有引力公式
以是有的时间一些技能会和科学会产生肯定的分裂感，比如埃及金字塔不绝被以为是外星人的佳构。
这是由于利用当代的构筑学理论无法表明金字塔的制作原理。
即便是云云发达的本日人类也没有实地复制出一座金字塔。
金字塔是古埃及的构筑师在各种履历的根本上制作出来的，他没有留下所谓的构筑图纸及其构筑原理。

金字塔制作过程想象图
这些未解之谜也侧面反映出，人类的科学发展并没有我们想象中的那么全面，很多东西的诞生还是依赖了前人的聪明。
人类的武艺工程汗青很久长，比如四大发明，但是真正的科学史才不外300年。

中国古代四大发明
就拿物理学来说，古希腊时期简直诞生了物理。
但是这个物理属于履历物理，通过总结身边所发生的征象，得到肯定的结论，不外这个结论很有大概是错的。
履历物理统治了2000多年的时间，某种程度上它还羁系了一段时期的物剃头展。
直到伽利略和牛顿开发出了经典物理学，也就是宏观物理。

伽利略和牛顿
由此可见发明出一件东西的难度，没有建立一套理论难，这也是科学发展很迟钝，但是技能发展却很快的缘故起因。
履历传承比学术传承更加轻易，也更轻易学会，但是一个科学理论可以诞生出上百种技能。
人们通过将科学和技能团结，诞生了科技这个概念，如果二者可以或许相辅相成，那么人类的将来会更加精美。

科技造福人类
大概有一天，我们会在教科书上望见自行车是怎样保持平衡的，厥后接上一大段物理学公式。

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