第1个回答 2022-07-09
物理定律表明。一个对称物体绕对称轴高速转动，角动量很大，转动惯性很大，有保持其转动方向不变的特点。受到外界干扰如外力矩的作用，它会改变方向。但如果外力矩作用时间很短，那么它可能就摇晃一下，继续保持方向不变。有时候外力矩虽然不大，但作用时间长，它也会改变方向。 自行车车轮在骑得很快的时候绕着它的对称轴转，角动量很大，转动惯性很大，是很稳的。人的身体即使左右摆动，由于力矩小或者时间短，不影响自行车的稳定。自行车骑得慢，车轮转得慢，转动惯性小，那么一个小的扰动，就会使它倒下来。我们玩陀螺看到的情形就是这样。航空航天上用高速陀螺作定向仪，可以比指南针抗电磁干扰。飞行的子弹预先在枪膛中加转以提高飞行稳定性。顺便问一个问题，大轮船拐弯不能太急，知道是什么道理吗？大轮船中安装着很多高速转动的轮子，要改变
它们的方向需要很大的力矩，转弯太快，这个力矩的反作用将会毁坏机器。再说下陀螺的原理：陀螺在旋转的时候，不但围绕本身的轴线转动，而且还围绕一个垂直轴作锥形运动。也就是说，陀螺一面围绕本身的轴线作“自转”，一面围绕垂直轴作“公转”。陀螺围绕自身轴线作“自转”运动速度的快慢，决定着陀螺摆动角的大小。转得越慢，摆动角越大，稳定性越差；转得越快，摆动角越小，因而稳定性也就越好。这和人们骑自行车的道理差不多。其中不同的是，一个是作直线运动，一个是作圆锥形的曲线运动。陀螺高速自转时，在重力偶作用下，不沿力偶方向翻倒，而绕道支点的垂直轴作圆锥运动的现象，就是陀螺原理。
惯性向前冲，看倒还平稳。
欲知何原理，细问造车人。
很多人把这个说成是未解谜题，其实呢，这个问题跟为什么陀螺转起来，是一个道理。
我们知道陀螺转起来不倒的原因在于离心力。
离心力作为水平方向的力，它把转动的节奏拿捏的死死的，如果陀螺有丝毫向上或者向下的出轨动作，那么这个离心力就会立刻把它拽回到水平平面上，所以，陀螺转起来，任凭你怎么水平方向抽它，它都很难倒下。
自行车较为复杂一点了。
自行车两个轮胎的旋转也会形成很强的离心力，它只允许自行车的两个车轮向前方运动，发生任何的左右偏转，都会被这个力拉回来。这时候，只需要你简单的控制下自行车把，就能轻松骑起来了。
所以，当你跳下自行车后，只要不是偏得太厉害，自行车还会沿着直线继续前进一段方向。也正因如此，车速越快，车子就越稳。
自行车不倒不是什么世界未解之谜，简单的很！
自行车在运动中，只要车把平衡掌握好了，有个前进的惯性作用，当然不容易倒。如果车子一停，两个轮胎接触地面那点面积，肯定不能支撑车身加车主的重力，肯定要跌倒啊
第2个回答 2024-07-01
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。
了解一下物体运动状态的改变必须遵守的基本物理学规律：
1、外力是改变物体运动状态的根本原因。
2、物体状态的改变(产生加速度)一定是受到一个或者几个合力不为零的外力的作用。
3、物体在不受外力或者受所有外力合力为零时，保持静止状态或者匀速直线运动。
为了研究自行车骑行时为什么不会倒先把骑自行车过程分为以下多个状态：
状态1、骑行者和自行车正立以时速10公里匀速直线运动。
状态2、骑行者和自行车正立以时速20公里匀速直线运动。
状态3、骑行者和自行车倾斜做半径为R1时速为10公里匀速圆周运动（平衡时倾斜角度是不可以指定，三个量只可以指定两个，指定前两个量后平衡时第三个量就是确定的唯一的，如果第三个量无法确定或者确定的起始时间或者大小确定失败、骑自行车的骑行控制必定失败（基于课本的基础知识推导出来的无需证明，反证法如果第三个量无法确定或者起始时间或者大小确定失败、骑自行车的骑行控制成功，会得到物理学和控制论知识是错误的结果）。在骑行者自动根据感知骑行者和自行车状态结果并结合自身知识判断生成正确的倾斜角度大小是骑行中控制不倾倒的必要条件，在自动驾驶系统中由传感器采集信息、控制电脑准确的计算得到倾斜角度并执行，骑行者控制行为过程中的心理活动是内隐的可证实可重复验证，严格遵守物理学定律成功概率为百分之百）。
状态4、骑行者和自行车倾斜做半径为R1时速为20公里匀速圆周运动。
状态5、骑行者和自行车倾斜做半径为R2时速为10公里匀速圆周运动(R2＞R1)。
状态6、骑行者在自行车后座右侧绑带50公斤的货物时速为10公里做直线匀速运动。
参考一下卫星发射及变轨过程，运送卫星的火箭在地面点火加速上升（加速度为a1），加速到预定速度V1并运行一段时间上升到达预定高度时卫星和火箭分离，卫星进入在半径为r1的轨道（状态a），再通过变轨控制变为半径为r2的轨道，变轨过程要控制姿态保持太阳能电池正面向着太阳。卫星在变轨之前要进行精确计算，变轨开始要点火施加一个外力F（大小方向是持续受控的），先打破状态a的平衡，卫星继续在外力（大小和方向要受控）作用下产生加速度向状态b变化，在到达状态b时要撤去外力或者保持外力合力为零，保持状态b运行。打破状态a的平衡是向状态b变轨的前提条件。
在骑自行车时先用力踩脚踏板借助产生的摩擦力加速向前，在达到预定速度V1继续保持骑行一段距离（中途28大架自行车后座上坐的人下车）再围绕一个中心点w做状态3的运动，再由状态3变为状态5，在骑行过程中骑行者和自行车不能倾倒。整个控制过程和控制条件是和卫星发射及变轨相同的（地面对自行车的支持力和自行车对地面的压力大小相等方向相反合力为零不产生加速度和力矩，忽略不计）计算公式及数据也是通用的。不同之处是骑自行车做圆周运动的向心加速度是通过倾斜骑行者身体和自行车与地平面形成夹角后由重力的一个分力产生的，最终是受骑行者主观控制（可推理可观察可重复验证），骑行者身体和自行车与地平面的角度随半径及速度变化的变化过程符合控制论要求（不符合就要摔倒，或者称变轨失败）。参考卫星发射技术结合基础科学深入研究骑自行车过程中人的行为和心理活动规律完全是正确。
对骑自行车行为可定义为骑行者通过主观意识控制肢体动作，再通过肢体动作间接控制摩擦力对自行车速度、平衡、方向以达到自行车在骑行时保持不倾倒以一定的速度把骑行者带到目的地的控制行为过程。
第3个回答 2024-07-02
下面是我的论文，多年投稿失败，已经对第一部分期刊和专家失望，现和大家分享，希望能抛砖引玉。接下来会继续和大家分享《独轮车运动的动力学解释》，《惯性力研究综述》，《生活中的内隐学习的科学实证》，本人不崇洋媚外，所有论文来源于生活实践。起初是追求用物理学知识研究自行车和独轮车骑行过程动力与控制过程,进一步研究人的心理反应过程（侧重内隐学习），追求用自然语法代替传统内隐学习研究用的人工语法。从实践中对传统速度、位移、时间的定义提出质疑。
在研究自行车骑行过程中骑行者的行为控制过程，用成熟的物理学矢量法则、控制论、系统科学、计算机科学求证在骑自行车活动中骑行者的行为控制过程及相关的心理活动内容。用物理学基础知识，证实骑自行车过程和发射卫星过程物理学抽象的运动控制本质是相同的都是物体运动和姿态控制过程。客观上物体运动时由前一种运动状态向后一种运动状态变换必须先打破前一种运动状态的平衡，提出了骑行者学会了骑自行车的结果不仅仅学会了如何控制自行车骑行时的平衡，一定还学会了如何打破自行车骑行时的平衡。
物理学原理分析如下图，可以用理论也可以用实践证实在水平方向360度范围内任意角度发生倾斜形成旋转失衡时如果得不到及时有效控制就会倾倒（因为速度不能跃变，段时间失衡是可以的，概率为百分之一百正确，因为在生活中也必须遵守物理学规律），在游戏过程中开始时旋转失衡倾斜方向可以是随机的，在游戏过程中成功控制过程是需遵循物理学定律和控制论逻辑。受物理学定律限制在确定时刻为了成功纠正转动失衡需要做出的水平加减速运动方向和大小一定不可以是随机的。实际是利用平动的变化（即平动加速度大小和方向的变化）时外力合力的作用方向不通过重心会产生力矩控制纠正转动失衡，在实际骑行中纠正完成过程一直存在却没有得到很好的认识（和内隐学习过程中人工语法的作用相同），自行车左右转动平衡的控制、平衡车前后转动平衡的控制、电动独轮车水平360度范围内转动平衡的控制、人力独轮车水平360度范围内转动平衡的控制都是利用这一技术。控制效果，动作过程都是一样的，仅仅是控制主体不同和控制范围不同（自行车在前后失衡前只需要控制左右转动平衡、人力独轮车需要控制360度范围内的转动平衡，四轮轿车和人力三轮车在任意方向失衡前不需要控制转动平衡），实际生活中学习骑自行车和人力独轮车过程就是对以上控制转动平衡技术掌握的过程（过程符合心理学中内隐定义）。纠正转动失衡过程中所需水平加减速运动方向和大小确定和实施过程是分析重点（对研究内隐的主观能动性很重要），借助物理学定律和控制论分析自行车和人力独轮车骑行过程，深入客观了解骑行者心理和行为过程。