第1个回答 2021-01-09
众所周知，自行车如果没有支架，停在原地时就会摔倒在地上。但是你知道吗，外国一大叔打造出的这辆自行车，平衡能力却十分惊人，它没有支架也可以直立在地面上！
第2个回答 2024-07-01
近200年间，物理学家和数学家发表了几百篇相关的文献资料，物理学家和数学家在研究自行车为什么不到时，在两个特别重要的影响因素被忽略没有被讨论，那就是摩擦力的实际作用和动量守恒。真正让轿车和自行车（人力独轮车）加速前进的外力是与地面接触产生的摩擦力，不是发动机的输出力和脚踏力。
在完全无摩擦力得表面，在自行车从开始倾斜到倒地过程是不会产生圆周运动的，因为在完全无摩擦力得表面，自行车倾倒时是没有水平外力作用的，自行车水平方向的动量是守恒的，由于有重力和地面支持力作用的存在自行车垂直方向的动量是可以变化的。在忽略自行车前后轮陀螺效应情况下（自行车前后轮占骑行者和自行车总质量的比例很小，速度低，陀螺效应实际是有的的影响很小，如果是高速旋转的陀螺就不一样了，），自行车速度无论是多大，在完全无摩擦力得表面，自行车从开始倾斜到倒地过程需要的时间和速度为零从开始倾斜到倒地过程需要的时间是相同的。
行人或者自行车或者人力独轮车在完全无摩擦的表面无论有无初速度的，仅依靠自身的任何动作都无法改变整体的水平动量值，表现为即使是倒地过程（因为有重力和地面支持力的作用垂直动量值可以改变）也无法改变重心在水平面垂点位置，即静止的时候仅依靠自身的任何动作都无法改变重心在水平面垂点位置（在重力和地面支持力的共同作用下是可以倾斜和可以倒地的,却不会改变重心在水平面垂点位置）。
在摩擦系数很大的表面，在脚轮效应控制下自行车倾斜做圆周运动的时候，离心力分力产生的旋转力矩小于重力分力产生的相反旋转力矩时，自行车继续倾斜，离心力分力产生的旋转力矩会延长倾斜时间，部分抵消重力分力产生的相反旋转力矩。如果离心力分力产生的旋转力矩（直行时没有离心力分力产生旋转力矩）大于重力分力产生的相反旋转力矩，自行车就被扶正。自行车被离心力分力产生旋转力矩扶正的状态下就无法继续向倾斜方向做转向运动，这时根据骑行目标如果要求继续向倾斜方向做转向运动, （在实际骑摩托车时，时速8千米及以上速度时转弯是常见动作）骑行者就必须主观主动控制外力（实际是摩擦力大小）才可以实现继续转向运动（只有水平外力不为零才能改变水平动量大小）（这时自我平衡是有利于保持平衡，却是不利于骑行目标的实现，为了实现骑行目标就必须打破自我平衡），如果自行车速度很大直接转动车把手做转向运动时（在学会骑自行车之前会做这样动作），离心力同样很大，骑行者有可能会被离心力甩出去，这样的现象在机动车高速转弯时是可以见到。通过观察和力学分析实际骑行时在自行车速度很大做转向运动时，离心力同样很大，骑行者是利用速度不能跃变通过提前向转弯方向倾斜身体加大重力的分力产生更大的旋转力矩抵消随后转弯时（减小圆周半径）离心力分力产生的相反旋转力矩，过程中骑行者主观能动性起到关键作用（心理过程是内隐的，是心理学研究的重点内容）。如果抵消失败骑行者就有可能跌到或者被离心力甩出去。
人力独轮车或自行车自我平衡功能（比如陀螺效应）虽然有时是有利于平衡的保持，骑行者骑人力独轮车或自行车是为了实现主观的骑行目标，人力独轮车或自行车自我平衡的保持结果和骑行者主观骑行目标相同的很少，在平衡的保持结果和骑行者主观骑行目标冲突时就需要打破人力独轮车或自行车自我平衡功能，这时就必须依靠骑行者（或者AI智能系统）的主动控制作用，所以在人力独轮车或自行车骑行中骑行者（或者AI智能系统）的主动控制作用很重要。
不稳平衡物体是无法自动恢复到原先状态的，现在自行车和人力独轮车在骑行过程中存在回到原来位置恢复到原先状态现象，自行车和人力独轮车在骑行过程中一定受到外力的作用，如果外力是任意不受控的，人力独轮车或自行车在骑行中的状态就是任意不受控的是无法完成骑行过程与实践不符，实践中是一个可以受骑行者心理控制的力（过程可能没有被意识到，但可以用物理学规律和控制论原理证实力的控制过程存在），因为只有受骑行者心理控制的力，才可以控制自行车或人力独轮车的运功轨迹按照骑行者的意图前行，才可以到达目的地，完成整个骑行过程，这个力是摩擦力，反证法如果没有摩擦力在骑自行车和人力独轮车时是无法完成加减速和转弯行为，实践中向前加速时人力独轮车或者公交车乘客车受到由摩擦产生的向前推力是作用在支点水平向前不通过人力独轮车和骑行者或者公交车乘客车重心的，会产生向后旋转力矩，公交车乘客或者不熟练的人力独轮车玩家都会发生向后倾倒无法保持平衡，现实生活中熟练的人力独轮车玩家是不会发生向后倾倒，能保持平衡，通过生活实践中观察和接下来理论分析可证明熟练的人力独轮车玩家和电动平衡车都是在向前加速前先灵活地准确地向前倾斜身体利用重力分力（小于重力）产生的向前旋转力矩（产生的旋转速度不能跃变）抵消了由向前摩擦力产生的向后旋转力矩，熟练的人力独轮车玩家可以成功准确地在变化的骑行过程中根据玩家身体倾斜产生的力矩方向及时控制加速方向和大小（不是根据加速方向和大小控制身体的倾斜方向和角度大小），保持平衡不倾倒的同时按照骑行者的骑行目标倾斜身体，再根据身体倾斜产生的力矩控制人力独轮车加速度大小和方向成功完成骑行目标，人力独轮车骑行过程与市场上的电动平衡车的前后（只限前后运动）运动过程中外部受力情况、前后平衡及前后速度大小的控制动作执行过程及结果是完全相同的，仅仅是控制的主体不一样，所以电动平衡车的算法及人工智能系统对人力独轮车（自行车）骑行过程中骑行者的心理和行为动作研究有重要参考价值。
在完全无摩擦力得表面，在自行车从开始倾斜到倒地过程是不会产生圆周运动的，因为在完全无摩擦力得表面，自行车倾倒时是没有水平外力作用的，自行车水平方向的动量是守恒的，由于有重力和地面支持力作用的存在自行车垂直方向的动量是可以变化的。在忽略自行车前后轮陀螺效应情况下（自行车前后轮占骑行者和自行车总质量的比例很小，速度低，陀螺效应实际是有的的影响很小，如果是高速旋转的陀螺就不一样了，），自行车速度无论是多大，在完全无摩擦力得表面，自行车从开始倾斜到倒地过程需要的时间和速度为零从开始倾斜到倒地过程需要的时间是相同的。
行人或者自行车或者人力独轮车在完全无摩擦的表面无论有无初速度的，仅依靠自身的任何动作都无法改变整体的水平动量值，表现为即使是倒地过程（因为有重力和地面支持力的作用垂直动量值可以改变）也无法改变重心在水平面垂点位置，即静止的时候仅依靠自身的任何动作都无法改变重心在水平面垂点位置（在重力和地面支持力的共同作用下是可以倾斜和可以倒地的,却不会改变重心在水平面垂点位置）。
在摩擦系数很大的表面，在脚轮效应控制下自行车倾斜做圆周运动的时候，离心力分力产生的旋转力矩小于重力分力产生的相反旋转力矩时，自行车继续倾斜，离心力分力产生的旋转力矩会延长倾斜时间，部分抵消重力分力产生的相反旋转力矩。如果离心力分力产生的旋转力矩（直行时没有离心力分力产生旋转力矩）大于重力分力产生的相反旋转力矩，自行车就被扶正。自行车被离心力分力产生旋转力矩扶正的状态下就无法继续向倾斜方向做转向运动，这时根据骑行目标如果要求继续向倾斜方向做转向运动, （在实际骑摩托车时，时速8千米及以上速度时转弯是常见动作）骑行者就必须主观主动控制外力（实际是摩擦力大小）才可以实现继续转向运动（只有水平外力不为零才能改变水平动量大小）（这时自我平衡是有利于保持平衡，却是不利于骑行目标的实现，为了实现骑行目标就必须打破自我平衡），如果自行车速度很大直接转动车把手做转向运动时（在学会骑自行车之前会做这样动作），离心力同样很大，骑行者有可能会被离心力甩出去，这样的现象在机动车高速转弯时是可以见到。通过观察和力学分析实际骑行时在自行车速度很大做转向运动时，离心力同样很大，骑行者是利用速度不能跃变通过提前向转弯方向倾斜身体加大重力的分力产生更大的旋转力矩抵消随后转弯时（减小圆周半径）离心力分力产生的相反旋转力矩，过程中骑行者主观能动性起到关键作用（心理过程是内隐的，是心理学研究的重点内容）。如果抵消失败骑行者就有可能跌到或者被离心力甩出去。
人力独轮车或自行车自我平衡功能（比如陀螺效应）虽然有时是有利于平衡的保持，骑行者骑人力独轮车或自行车是为了实现主观的骑行目标，人力独轮车或自行车自我平衡的保持结果和骑行者主观骑行目标相同的很少，在平衡的保持结果和骑行者主观骑行目标冲突时就需要打破人力独轮车或自行车自我平衡功能，这时就必须依靠骑行者（或者AI智能系统）的主动控制作用，所以在人力独轮车或自行车骑行中骑行者（或者AI智能系统）的主动控制作用很重要。
不稳平衡物体是无法自动恢复到原先状态的，现在自行车和人力独轮车在骑行过程中存在回到原来位置恢复到原先状态现象，自行车和人力独轮车在骑行过程中一定受到外力的作用，如果外力是任意不受控的，人力独轮车或自行车在骑行中的状态就是任意不受控的是无法完成骑行过程与实践不符，实践中是一个可以受骑行者心理控制的力（过程可能没有被意识到，但可以用物理学规律和控制论原理证实力的控制过程存在），因为只有受骑行者心理控制的力，才可以控制自行车或人力独轮车的运功轨迹按照骑行者的意图前行，才可以到达目的地，完成整个骑行过程，这个力是摩擦力，反证法如果没有摩擦力在骑自行车和人力独轮车时是无法完成加减速和转弯行为，实践中向前加速时人力独轮车或者公交车乘客车受到由摩擦产生的向前推力是作用在支点水平向前不通过人力独轮车和骑行者或者公交车乘客车重心的，会产生向后旋转力矩，公交车乘客或者不熟练的人力独轮车玩家都会发生向后倾倒无法保持平衡，现实生活中熟练的人力独轮车玩家是不会发生向后倾倒，能保持平衡，通过生活实践中观察和接下来理论分析可证明熟练的人力独轮车玩家和电动平衡车都是在向前加速前先灵活地准确地向前倾斜身体利用重力分力（小于重力）产生的向前旋转力矩（产生的旋转速度不能跃变）抵消了由向前摩擦力产生的向后旋转力矩，熟练的人力独轮车玩家可以成功准确地在变化的骑行过程中根据玩家身体倾斜产生的力矩方向及时控制加速方向和大小（不是根据加速方向和大小控制身体的倾斜方向和角度大小），保持平衡不倾倒的同时按照骑行者的骑行目标倾斜身体，再根据身体倾斜产生的力矩控制人力独轮车加速度大小和方向成功完成骑行目标，人力独轮车骑行过程与市场上的电动平衡车的前后（只限前后运动）运动过程中外部受力情况、前后平衡及前后速度大小的控制动作执行过程及结果是完全相同的，仅仅是控制的主体不一样，所以电动平衡车的算法及人工智能系统对人力独轮车（自行车）骑行过程中骑行者的心理和行为动作研究有重要参考价值。
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