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为什么自行车转弯时要把身体向弯道里侧倾斜

 七号房的礼物50 2016-05-08

如果你骑过自行车,你一定知道:当自行车在直路上行驶的时候,车子一定要和地面垂直;然而,当自行车急速转弯的时候,不仅要改变“车把”的方向,而且人和车身都要适当地向弯道里侧倾斜。为什么要这样做呢?

其实,这里面隐含了一个非常简单的物理原理:物体在做圆周运动的时候,需要外界提供一个向心力。没有了这个向心力,物体就不会做圆周运动,会沿着圆周的切线方向飞出去。要使自行车转弯,就是要使自行车做圆周运动,因而也就必须给自行车提供一个向心力。那么,这个向心力究竟由谁来提供呢?

这只有靠骑车人自己来创造条件:在改变车把方向的同时,连人带车向弯道里侧倾斜。此时,路面给自行车的支持力就不是垂直向上的,而是沿着自行车倾斜的方向。这个支持力可以分解成两个方向的分力。一个是垂直方向的,这个方向的分力抵消了人和自行车的重力。另一个分力是沿着水平方向的,这个方向的分力,就是提供给自行车转弯所需要的向心力。就是这样子,人们非常巧妙地使原来的直线运动自行车变成了圆周运动。

此外,向心力的大小F和圆周运动的速度v以及圆周运动的半径r有关系(F=mv2/r,其中m指的是物体的质量)。因此,自行车的速度越高,转弯越急,圆周运动的半径越小,所需的向心力也越大。这就是骑车人为什么要越加明显地向弯道里侧倾斜的原因。

概要

生活中有一个很普遍的现象:我们在骑自行车转弯的时候,人和车身都要适当地向弯道里侧倾斜。这里面隐含了一个非常简单的物理原理:物体在做圆周运动的时候,需要外界提供一个向心力。当人和车身向弯道里侧倾斜的时候,路面给自行车的支持力就产生了一个水平分量;而这个水平分量,就提供了自行车转弯所需要的向心力。

此外,向心力的大小F满足F=mv2/r,其中m指的是物体的质量,v是速度,r是圆周运动的半径。因此,自行车的速度越高、转弯越急——圆尉运动的半径越小,所需的向心力越大,这骑车人要越加明显地向弯道里侧倾斜。

作者:刘远志

图片来源于网络

本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创 转载时务请注明出处

作者: 刘远志   [责任编辑: 宋金玉]

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