为什么自行车一停下来就会倒掉呢?

Question

一直不理解这个问题.

Answer 1

倒下是因为停下了的中心过高
受力不不均匀 无法保持平衡 重力克服了摩擦力
不用一个支架肯定会倒

一、自行车上的摩擦力

(一). 摩擦力的应用——自行车为什么能前进？

自行车也和其它车辆一样，是靠车轮与地面的摩擦力前进的。自行车由于自身有质量、有自重，车轮和地面都不光滑，压在路面上就会产生静摩擦力。当人骑上自行车，用力使自行车开始运动，后轮与地面产生静摩擦力，其方向与自行车前进方向相同，所以推动自行车向前运动。

(二). 压力越大，摩擦力越大——自行车为什么能停止？

制动装置（刹车）在自行车中有着十分重要的作用。刹车不灵而导致的交通事故屡见不鲜，自行车是采用什么方法来制动的呢？

自行车的刹车是利用摩擦力使自行车减速和停止前进。当我们使用刹车时，刹皮与车轮间的摩擦力，使车轮停止运动或速度减小，车轮与地面见的摩擦力由滚动摩擦变成滑动摩擦，强大的滑动摩擦力方向与自行车前进方向相反，使自行车迅速减速（或迅速停止运动）。

(三). 增大粗糙程度，增大摩擦力——自行车外胎上为什么有凸凹不平的花纹？

自行车外胎上有凸凹不平的花纹，可以增大自行车与地面间的粗糙程度，来增大摩擦力，防止自行车打滑。

急刹车时，滑动摩擦力对车辆外胎磨损十分大，若使轮子总处于滚动，而不滑动时，则可避免对车轮磨损。因此可设想在自行车上另设置一刹车备用（可金属、橡胶……），平时运动时，刹盘提起脱离地面，刹车时，将刹盘按下与地面接触，使刹盘在地面滑动，产生滑动摩擦力，使车辆迅速减速直至停止，避免自行车外胎磨损。

（四）.滚动摩擦力比滑动摩擦力小——自行车哪些地方安钢珠？为什么安钢珠？

自行车应当骑起来越轻松、越灵活才越好、越省力，所以在自行车转动的地方，中轴、后轴、车把转动处，脚蹬转动处、飞轮等地方，都安有钢珠。转动地方安装钢珠是为了减小摩擦力，保护零件，节省动力，因为滚动摩擦比滑动摩擦小得多，用滚动来代替滑动可以大大减小摩擦，并经常加润滑油，使接触面彼此离开，摩擦变得更小、更省力。

二、自行车上的杠杆、轮轴和车轮

控制前轮转向的杠杆：自行车的车把，是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮，来控制自行车的运动方向和自行车的平衡。

控制刹车闸的杠杆：车把上的闸把是省力杠杆，人们用很小的力就能使车闸以比较大的压力压到车轮的钢圈上。

中轴上的脚蹬和大齿轮：组成省力轮轴，由脚蹬半径大于大齿轮半径。

自行车车把与前叉轴：组成省力轮轴，手握把外的半径大于前叉轴的半径。

后轴上的齿轮和后轮：组成费力轮轴，齿轮半径小于后轮半径。

常见的自行车轮的直径有559mm（22英寸）、610mm（24英寸）、660mm（26英寸）、711mm（28英寸）的。骑28寸的比24寸的车费力一些，但速度快，因为28寸车轮的半径大，轮子每转一圈走的距离长一些，故速度快；半径大使轮轴的轴半径大，故费力。早期的各种轮子都是木轮、铁轮，颠簸不已。现代自行车使用充气内胎主要是利用质量一定的气体体积减小，压强增大的原理。当路面不平给车胎带来冲击的时候，充气内胎的压缩和恢复有很好的缓冲作用，减小了颠簸，既保护了自行车，也减小前进的阻力，也使人感到舒适。

三．自行车变速的道理

自行车能够前进运动，是靠人用车踩动脚蹬来提供动力，驱动后轮转动产生摩擦力而形成。而后轮的转动是通过链条把中轴、后轴上的链轮飞齿轮相连带动，两轮每个齿与各链条间的孔对应，大齿轮转过一个齿，齿轮也一定转过一个齿，绝不可能打滑。

新型变速自行车中，中轴链轮上有几个直径不同、齿数不同的齿盘，后轴飞轮有几个直径、齿数不同的齿盘，选择不同齿数的齿轮，通过链条相连带动，后轮转动的快慢就改变了，称为变速车。

Answer 2

我们大家知道，自行车停下来的时候，如果我们松开双手，那么自行车就会倒下，可是自行车为什么停下就会倒下，三轮车却不会呢?究其原因在于，自行车和地面仅有两个接触点，两个点只可以决定一条直线，却不可以组成一个平面，这样，仅靠两个车轮没有办法使自行车停在地面上。三轮车和地面却有三个接触点，三个点决定一个平面，所以三轮车可以停在地面上却不会翻倒。一样的道理。在自行车的中后部装上撑架，这样可以给自行车增加三个接触点或者四个接触点，这样，自行车就会保持自身平衡了。

可是当自行车轮转动时，情况就完全不一样了。由于旋转的物体有使转轴的方向保持不变的特性，转动得越快，越不容易改变轴的方向，就像陀螺旋转一样。假如陀螺不转，就会倾倒，因为静止不动陀螺的尖下面只有一个支点，因为重力对这一个支点有力矩，陀螺会围绕这个支点向下倾倒。假如给陀螺施加一个外力，使陀螺快速旋转，陀螺就不会倒下了，高速旋转的陀螺可以保持转轴的方向不变，这就是陀螺的稳定性。人骑自行车是同样的道理，转动的车轮有和陀螺相似的稳定性，人在车上蹬车，致使车轮飞快的旋转，同样也可以保持旋转的轴线方向不变，这样，车子就可以保持平衡却不会摔倒，可以很稳当地向前行驶。

Answer 3

运动中的“人－车”系统具有一定的速度，“摔倒”在物理上是“人－车”系统的运动速度改变方向，而速度方向的改变必须有一个系统外的加速度，由于在骑车的过程我们找不到这样的一个加速度，所以系统的速度方向不会变化。所以不会摔倒。至于微小的震动在下文分析。

接着下来的问题是，这个“人－车”系统的平衡是如何实现的？

其实，人扶着自行车的时候，这个系统已经是平衡的了（假设匀速行走）——人车的重力、支持力、摩擦力、空气阻力的合力为零。车由扶着推着变成行走，对于整个人车系统来说只是由速度较小的匀速运动连续过度到速度较大的匀速运动而已（期间的变力的加速度由人的姿势和不断变化的阻力和摩擦力所抵消而实现保持平衡）。至于上车前后的摇摆，只是人通过调整姿势来调整整个系统的质量分布来实现新的平衡，也就是消除支撑点变化所带来的不稳定。

严格来说，人的走路是一个重心不断变化的近似匀速的变速运动——我在此定义为“微变速运动”。
人推车时也是一个“微变速运动”。
骑车的时候，人车系统也是一种加速度很小的“微变速运动”，严格说来，人车系统不是处在平衡状态，而是加速度很小且不断变化的大致上的“平衡”状态。

在上车前后，人车系统的加速度相对比较大（其实也不大），人和车各自的质量分布在较“剧烈”地变动，但整个人车系统是保持“微变速”平衡的。

运动中如果有一些小震动，人可以通过调整姿势来实现新的平衡。在高速转弯的时候，人和车都是倾斜。

另外，自行车与地面是两个小面接触，不是点接触。

另外，车静止，没有人扶的时候跟人车系统运动时相比，质量较小、速度为零，接触面较小。所以一个小小的干扰都会使重心投影偏离支撑面——而自行车又不会像人那样调整姿势。而人车系统速度大了，质量大了，支撑面也大了一点点。

外扰的加速度在人车速度方向上的投影——加速度分量——对较大的人车速度的改变是极小的。也就是说，系统的速度大了，相对地，它的抗干扰能力就强了。这不是惯性的问题。

Answer 4

自行车和地面仅有两个接触点，两个点只可以决定一条直线，却不可以组成一个平面，这样，仅靠两个车轮没有办法使自行车停在地面上。三轮车和地面却有三个接触点，三个点决定一个平面，所以三轮车可以停在地面上却不会翻倒。一样的道理。在自行车的中后部装上撑架，这样可以给自行车增加三个接触点或者四个接触点，这样，自行车就会保持自身平衡了。

可是当自行车轮转动时，情况就完全不一样了。由于旋转的物体有使转轴的方向保持不变的特性，转动得越快，越不容易改变轴的方向，就像陀螺旋转一样。假如陀螺不转，就会倾倒，因为静止不动陀螺的尖下面只有一个支点，因为重力对这一个支点有力矩，陀螺会围绕这个支点向下倾倒。假如给陀螺施加一个外力，使陀螺快速旋转，陀螺就不会倒下了，高速旋转的陀螺可以保持转轴的方向不变，这就是陀螺的稳定性。人骑自行车是同样的道理，转动的车轮有和陀螺相似的稳定性，人在车上蹬车，致使车轮飞快的旋转，同样也可以保持旋转的轴线方向不变，这样，车子就可以保持平衡却不会摔倒，可以很稳当地向前行驶。

Answer 5

运动时可以不断调节重心的位置，因此可以保持平衡。而我们一般人停下时就无法保持平衡。但是这种现象并不总是成立，如杂技演员通过左右摇摆身体而使停止的车子站立，也是重心的调节。本回答被提问者采纳