如果妳騎過自行車,妳壹定知道:當自行車在直路上行駛的時候,車子壹定要和地面垂直;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裏側傾斜。為什麽要這樣做呢?
其實,這裏面隱含了壹個非常簡單的物理原理:物體在做圓周運動的時候,需要外界提供壹個向心力。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壹個向心力。那麽,這個向心力究竟由誰來提供呢?
這只有靠騎車人自己來創造條件:在改變車把方向的同時,連人帶車向彎道裏側傾斜。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。壹個是垂直方向的,這個方向的分力抵消了人和自行車的重力。另壹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。
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有關系(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,圓尉運動的半徑越小,所需的向心力也越大。這就是騎車人為什麽要越加明顯地向彎道裏側傾斜的原因。
概要
生活中有壹個很普遍的現象:我們在騎自行車轉彎的時候,人和車身都要適當地向彎道裏側傾斜。這裏面隱含了壹個非常簡單的物理原理:物體在做圓周運動的時候,需要外界提供壹個向心力。當人和車身向彎道裏側傾斜的時候,路面給自行車的支持力就產生了壹個水平分量;而這個水平分量,就提供了自行車轉彎所需要的向心力。
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裏側傾斜。