多年来,我喜欢思考物理学相关的问题,也一直在思考多维空间和暗物质。
昨天天又看到了自行车不倒之谜,于是又仔细思考了,我从各种影响自行车运动的因素去思考,终于在今天想通了,该如何解决这200年都一直没有解决的这个问题。
有脚架的自行车,静止不会倒
我们要了解自行车的不倒问题,我们先要从物体的运动说起。
我今天早上用长方体型的牛奶盒做了一下实验。
牛奶盒正立的时候,高度大于接触地面的长方形的边长。如果直接将牛奶盒正立直接推出去,牛奶瓶很容易倒。
两个圆不同大小的瓶盖运动
我们设牛奶盒的高为Z方向,底部的长方形的长为X方向,宽为Y方向。
当我们沿着Y方向将牛奶瓶平推出的时候,速度慢的话,不会倒。速度快了,就会往X或Y方向去倒。
当我们给X方向一个旋转的推力时,牛奶盒就会沿着X方向去翻转,并保持X方向一直运动,不会向Y方向倒。
牛奶盒与硬币运动
经过我分析认识到了这里的关键问题。那就是物体受到重力的影响,会分解为X,Y方向两个力。当X方向力大于Y方向的力时,那么物体就会沿着X方向去运动。因为垂直关系物体运动只能朝着一个方向去运动。
车轮受力及运动分析
物体平行运动是不会影响垂直与这个方向的重量作用的。当物体在运动方向(X)旋转的时候就会在垂直于,这个行驶方向的方向(Y)上产生一个维持力(维持X方向运动的力)。这个维持力会减小物体在Y方向上的重力影响。如果物体旋转速度越快,形成的维持力越大。
当维持力大于重力在Y方向上的力的时候,物体就会保持X方向上的运动,不会倒向Y方向。
推行的自行车
通过以上的认识,自行车不倒之谜也就解开了。
自行车在行驶的方向上(X)有一个车轮旋转带来的Y方向上的维持力,这个维持力在大于重力在Y方向上的分力的时候,自行车就不会倒。
行驶中的自行车
当自行车速度变慢,X方向的车轮旋转速度太小,Y方向上的维持力小于重力在Y方向上的分力的时候,自行车就会倒。
我也会发现自行车速度越快,自行车在左右方向Y上的维持力越大,自行车在Y方向上就越不会倒。
失去X方向转动的自行车
但是如果自行车X前方有一个比较高的物体,那么就会给自行车一个向上的力,就可能 导致自行车在X方向上翻转,从而导致自行车翻车。
所以自行车不倒的主要是要轮子在X方向旋转带来Y方向的维持力,这个维持力平衡了重力在Y方向上的分力。维持力是因为选择而带来维持X方向惯性运动而形成的。
为什么自行车在X方向上旋转,会给Y方向上一个维持力呢?这个问题必须结合四维空间去思考,后面我想通了,会详细给大家解答。
大家请关注我,让我们用多维空间思想,进一步去探索未知之谜。
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