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騎個自行車,還有大奧秘

如果你騎過自行車,你一定知道:當自行車在直路上行駛的時候,車子一定要和地面垂直;然而,當自行車急速轉彎的時候,不僅要改變「車把」的方向,而且人和車身都要適當地向彎道里側傾斜。為什麼要這樣做呢?騎個自行車,還有大奧秘

其實,這裡面隱含了一個非常簡單的物理原理:物體在做圓周運動的時候,需要外界提供一個向心力。沒有了這個向心力,物體就不會做圓周運動,會沿著圓周的切線方向飛出去。要使自行車轉彎,就是要使自行車做圓周運動,因而也就必須給自行車提供一個向心力。那麼,這個向心力究竟由誰來提供呢?

這隻有靠騎車人自己來創造條件:在改變車把方向的同時,連人帶車向彎道里側傾斜。此時,路面給自行車的支持力就不是垂直向上的,而是沿著自行車傾斜的方向。這個支持力可以分解成兩個方向的分力。一個是垂直方向的,這個方向的分力抵消了人和自行車的重力。另一個分力是沿著水平方向的,這個方向的分力,就是提供給自行車轉彎所需要的向心力。就是這樣子,人們非常巧妙地使原來的直線運動自行車變成了圓周運動。騎個自行車,還有大奧秘

此外,向心力的大小F和圓周運動的速度v以及圓周運動的半徑r有關係(F=mv2/r,其中m指的是物體的質量)。因此,自行車的速度越高,轉彎越急,圓周運動的半徑越小,所需的向心力也越大。這就是騎車人為什麼要越加明顯地向彎道里側傾斜的原因。

概要

生活中有一個很普遍的現象:我們在騎自行車轉彎的時候,人和車身都要適當地向彎道里側傾斜。這裡面隱含了一個非常簡單的物理原理:物體在做圓周運動的時候,需要外界提供一個向心力。當人和車身向彎道里側傾斜的時候,路面給自行車的支持力就產生了一個水平分量;而這個水平分量,就提供了自行車轉彎所需要的向心力。騎個自行車,還有大奧秘

此外,向心力的大小F滿足F=mv2/r,其中m指的是物體的質量,v是速度,r是圓周運動的半徑。因此,自行車的速度越高、轉彎越急——圓尉運動的半徑越小,所需的向心力越大,這騎車人要越加明顯地向彎道里側傾斜。

作者:劉遠志

圖片來源於網路騎個自行車,還有大奧秘

本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創 轉載時務請註明出處

作者寫於2016-08-10
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