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        超市購物車腳輪為什么能輕易轉動?

        詳細內容

         
        超市里的購物車,或者機場的行李車,下面有4個輪子。仔細觀察表明,超市購物車小車的車輪和車輪不是固定的,而是可以繞豎直軸自由轉動。如果車軸固定在車體上,萬向輪只能一直往前走,汽車不能轉彎。

        你也可以發現,當你向前推推車時,車輪總是跟著旋轉軸的后部。如果從前向向后變化,車輪將在垂直軸附近突然旋轉180度,或者在隨后的旋轉軸的位置旋轉。一般來說,萬向輪的滾動方向必須與前進方向一致,這樣購物車才能與當地體育運動同步。一旦車輪的滾動方向與車身的前進方向不一致,則地面上的摩擦力在前方的垂直旋轉軸上產生扭矩,并將車輪推到與行走方向相同的位置。

        類似于超市購物車的腳輪,自行車也有類似的現象。如果自行車前叉的轉軸伸向地面,前叉與地面之間的交點總是位于前輪與地面之間的接觸點的前面。當你向前推動墊子時,前輪順著方向平滑地前進。如果推車向后倒退,前輪和前叉的相反位置正好相反。側向摩擦力方向相反,前輪擺動。

        前叉轉軸與前輪與地面的接觸點之間的相對位置對保證自行車的穩定性非常重要。為了了解這種效果,可以制造一種特殊的自行車,使自行車前叉的旋轉軸與前輪與地面之間的接觸點的背面的地面相交。騎著這樣一輛特殊的自行車,無論你騎自行車的技術多么聰明,你的自行車都是不穩定的。

        雖然自行車發明已有200多年的歷史,但很難解釋為什么推車的固定輪被推倒,騎行的機械原理是穩定的。前輪轉軸的位置是影響自行車穩定性的重要因素,甚至比車輪轉動慣性效應更重要。

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