感悟网 导航

自行车行走时为何能平衡? 两轮的自行车为什么能平衡行走

作者&投稿:照齐 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
自行车为什么在运动中能够平衡?~

运动中的“人-车”系统具有一定的速度,“摔倒”在物理上是“人-车”系统的运动速度改变方向,而速度方向的改变必须有一个系统外的加速度,由于在骑车的过程我们找不到这样的一个加速度,所以系统的速度方向不会变化。所以不会摔倒。至于微小的震动在下文分析。

接着下来的问题是,这个“人-车”系统的平衡是如何实现的?

其实,人扶着自行车的时候,这个系统已经是平衡的了(假设匀速行走)——人车的重力、支持力、摩擦力、空气阻力的合力为零。车由扶着推着变成行走,对于整个人车系统来说只是由速度较小的匀速运动连续过度到速度较大的匀速运动而已(期间的变力的加速度由人的姿势和不断变化的阻力和摩擦力所抵消而实现保持平衡)。至于上车前后的摇摆,只是人通过调整姿势来调整整个系统的质量分布来实现新的平衡,也就是消除支撑点变化所带来的不稳定。

严格来说,人的走路是一个重心不断变化的近似匀速的变速运动——我在此定义为“微变速运动”。
人推车时也是一个“微变速运动”。
骑车的时候,人车系统也是一种加速度很小的“微变速运动”,严格说来,人车系统不是处在平衡状态,而是加速度很小且不断变化的大致上的“平衡”状态。

在上车前后,人车系统的加速度相对比较大(其实也不大),人和车各自的质量分布在较“剧烈”地变动,但整个人车系统是保持“微变速”平衡的。

运动中如果有一些小震动,人可以通过调整姿势来实现新的平衡。在高速转弯的时候,人和车都是倾斜。

另外,自行车与地面是两个小面接触,不是点接触。

另外,车静止,没有人扶的时候跟人车系统运动时相比,质量较小、速度为零,接触面较小。所以一个小小的干扰都会使重心投影偏离支撑面——而自行车又不会像人那样调整姿势。而人车系统速度大了,质量大了,支撑面也大了一点点。

外扰的加速度在人车速度方向上的投影——加速度分量——对较大的人车速度的改变是极小的。也就是说,系统的速度大了,相对地,它的抗干扰能力就强了。这不是惯性的问题。


一楼的错误在于:把力作为维持平稳的因素。

二楼指出了一楼的错误,但没有具体解释陀螺仪具有高度的保持动态平衡能力的原理:第一,它的形状具有大的转动惯量,第二,速度越高“抗干扰能力”越强。

请问四楼,第三个点是从天上掉下来的么?

五楼的问题在于:
1、那个所谓向后的摩擦力加速度是不会打破车子的平衡的。
2、“保持惯性”的说法不科学、错误。惯性只跟质量有关,什么时候都有的,不用谁去保持它,你想消灭它也不可能。
3、“无法保持前进的惯性”跟车倒没有任何的因果关系。

只要人和自行车的重心不偏离前后轮的直线,自行车就不会到。而自行车在前行时,前轮的左右摆动和骑车人不自觉的调整,保证了重心不偏离。所以自行车能平衡行走。

因为有人在上面啊!有人在车上控制,当然能保持平衡。

走动时,可以通过调整车把来调整整辆车的平衡受力,而不动时,没法调整

陀螺效应在保持自行车稳定中也许起到不可忽略的效果,但是,如果自行车单单凭借陀螺效应保持稳定,那么,初学者也应该在高速骑车时不会倒下。但是,2个陀螺似乎并不足以支撑骑车人重达几十公斤的身体的倾斜。刚学习骑车往往会摔得很惨。从另一个方面看,骑独轮车的杂技演员由于车速很低,甚至车轮完全停止转动,则基本无法依靠陀螺效应保持平衡。

自行车的平衡首先来自于骑车人腰部的肌肉。熟练的骑车人,其身体形成自动的条件反射,当自行车稍微倾斜倒下时,人的身体会感受到,腰部肌肉会自动动作,把身体拉向另一侧,形成的反向力矩促使车身抬起。我们学习骑自行车,也就是训练身体的肌肉完成这种条件反射,而一旦学会,这个控制回路就保持在小脑中,随时可以启用,许多年也不会忘记。

但是高速骑车时,会感觉车子比刚刚起步的时候稳定,这又是为什么呢?

自行车本身的平衡机制,来自于前叉后倾。我们可以观察到,几乎每辆自行车的车把轴,都不是与地面完全垂直,而是后倾的。由于前轮是固定在车把的前叉上,因此又叫前叉后倾。前叉后倾,使车辆转弯时产生的离心力其所形成的力矩方向,与车轮偏转方向相反,迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。这样,车子就有了自动回正的稳定性。车速越快,所造成的恢复力矩越大,骑车人就越感到稳定。这就是高速骑车时,会感觉车子比刚刚起步的时候稳定的原因。

一般而言,车子前叉越后倾,车子越稳定,但转动车把越费劲;而后倾角度小,转把较容易,但车子的稳定性不够。但如果自行车完全没有前叉后倾,那么,骑自行车会是一件很痛苦的事情。

自行车其实是相当复杂的力学体系,而汽车的前轮定位更加复杂。有主销内倾、主销后倾、前轮外倾和前轮前束,这保证开车的时候车子尽可能稳定,但又减少轮胎的磨损。

《如何解释自行车的平衡原理?》
答:回答:我觉得这是陀螺效应自行车稳定性的解释。让我们作一个简短的解释。你拿起一枚硬币,让它在平的地方滚上。如果开始使它稍微倾斜,比方说如图4倾向左侧,你就会发现,它会向倾斜的这方拐弯,当倾斜角变得愈大时,拐弯的曲率也愈大。最后到倾倒为止。 我们来讨论陀螺效应如何能够使自行车行驶稳定。假设自行...

《...电动车等两个轮子的车的时候,为什么能够保持平衡?请网友们给个合理...》
答:如果没有特殊的技能,正常情况下行驶时的平衡是靠速度来平衡的,如果刹车就会出现不平衡,常骑车的人,这时候本能的会用身体去平衡,放开刹车后,再靠速度来平衡

《骑自行车出行很方便,它是怎么保持平衡的?》
答:最后就是经过长时间的练习,学过自行车的人都深有体会到这样一个问题,开始的学的时候很容易怕摔下来,而且身体很难保持平衡,很多时候回会自觉的歪斜,这就是没有很好的保持平衡力。想要保持好平衡力并不是一件很容易的事情,只有在多加练习,慢慢找到身体与掌握自行车之间的平衡力是时,就能够保持平衡...

《两轮的自行车为什么能平衡行走》
答:只要人和自行车的重心不偏离前后轮的直线,自行车就不会到。而自行车在前行时,前轮的左右摆动和骑车人不自觉的调整,保证了重心不偏离。所以自行车能平衡行走。

《为什么人在骑自行车的时候能保持平衡》
答:当你以一定的速度骑起来的时候,左右不平衡的力,被车轮向地面作用的力,牵引到一个平衡的状态,所以自行车以一定的速度骑,能够保持平衡。

《自行车只有两个轮子,它是靠什么保持平衡的呢?》
答:在我们骑自行车的时候如果我们细心感受的话就会发现我们其实很多时候是依靠我们的腰部左右扭动来维持自行车的平衡的。如果车身向左偏了的话我们就可以将我们的身子即腰部向右偏,车身向右偏的话我们就可以将我们的腰部向左扭,从而有效地保持车身的平稳,让我们安全地在地面行走。但是很多人特别是新手在刚学...

《世纪未解之谜:自行车是怎么保持平衡的?》
答:他说啊,自行车之所以能保持平衡,是因为自行车的前轮设计里,有一个叫前轮尾迹的东西。简单说就是自行车前叉的延长线跟前轮中心垂直线的距离。 懂 汽车 的朋友可能听说过这么一个词, 叫主销后倾,在原理上,它和前轮尾迹是同一个东西。 为啥说这玩意是自行车保持平衡的关键呢。 大家有没有注意到,当自行车行驶的时候...

《自行车为什么能保持平衡?》
答:例如,当你骑行时,前轮与后轮的连线中心点通常位于左侧。一旦重心偏离,只需通过迅速转动车把,引导重心转向右侧,就能迅速恢复平衡。无论是角动量守恒的物理原理,还是离心力的作用,它们都在车速较快时发挥最大的效能。因此,理解这些力学原理,有助于我们更好地掌握自行车骑行技巧,保持稳定和安全。

《自行车骑的很快的时候,会很容易掌握平衡,为什么?》
答:自行车骑的很快的时候,会很容易掌握平衡,为什么?当然,需要事先了解安全驾驶技巧和常识,该快应快,该慢就慢,并非匀速行驶或者老牛爬坡那样,就可以安全放心行驶。由开始不熟练到驾驭自如的一个过程,就会找到人车浑然一体的感觉。那时候,平衡已不在话下!这跟自行车的两个圆形轮有关!旋转的物体都...

《我们骑的自行车,究竟是怎样保持平衡的?》
答:听上去倒是挺高级的,简单来说就是因为车轮轴心比车的方向把更靠前,当车倾倒时,车头也会朝同一个方向歪掉。这就意味着在自行车行进的时候,倾倒的自行车靠着歪掉的车头,把重心改回到了自行车重心的下方,得以保持平衡。回想一下,骑车的时候,如果车就要朝着左边倒了,是不是本能地会把车头把向...

   

返回顶部
本页内容来自于网友发表,若有相关事宜请照下面的电邮联系
感悟网