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我們對(duì)超市購(gòu)物車(chē)都比較熟悉，購(gòu)物車(chē)也確實(shí)給顧客們提供了方便，購(gòu)物車(chē)輪使用起來(lái)比較靈活，使用起來(lái)可以隨便改變方向，那么購(gòu)物車(chē)輪為什么能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
超市里的購(gòu)物車(chē)，或者機(jī)場(chǎng)里運(yùn)行李的手推車(chē)，下面都有4個(gè)輪子。仔細(xì)觀察就可以發(fā)現(xiàn)，超市購(gòu)物車(chē)輪的輪軸和車(chē)體并不固定，而是可以繞垂直軸自由旋轉(zhuǎn)。因?yàn)檩嗇S如果和車(chē)體固定，萬(wàn)向輪就只能朝前直行，車(chē)子就不能拐彎了。
此外還可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你推車(chē)前進(jìn)時(shí)，輪子總是跟隨在旋轉(zhuǎn)軸的后方。如果從前進(jìn)改為后退，輪子就會(huì)突然繞垂直軸轉(zhuǎn)過(guò)180°，還是處于跟隨旋轉(zhuǎn)軸的位置。一般情況下，萬(wàn)向輪的滾動(dòng)方向必須和前進(jìn)方向保持一致才能使購(gòu)物車(chē)順當(dāng)?shù)剡\(yùn)動(dòng)。一旦輪子的滾動(dòng)方向和車(chē)體前進(jìn)方向不一致，地面的摩擦力就會(huì)對(duì)前方的垂直旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩，推動(dòng)腳輪轉(zhuǎn)到與行走方向一致的位置。
和超市購(gòu)物車(chē)輪相似，自行車(chē)也有類(lèi)似的現(xiàn)象。如果將自行車(chē)前叉的旋轉(zhuǎn)軸延長(zhǎng)到地面，它和地面的交點(diǎn)總是位于前輪和地面接觸點(diǎn)的前面。當(dāng)你手扶坐墊向前推車(chē)時(shí)，前輪很順從地跟隨前進(jìn)方向。如果向后倒退推車(chē)，前輪和前叉的相對(duì)位置正好相反，側(cè)向摩擦力的推動(dòng)方向也相反，前輪就會(huì)左右搖晃。
自行車(chē)的前叉旋轉(zhuǎn)軸和前輪與地面接觸點(diǎn)之間的相對(duì)位置，對(duì)于保證自行車(chē)的行駛穩(wěn)定性有非常重要的作用。要了解這種作用，可以專(zhuān)門(mén)制作一輛特殊的自行車(chē)，使自行車(chē)前叉的旋轉(zhuǎn)軸延長(zhǎng)線(xiàn)與地面的交點(diǎn)位于前輪和地面接觸點(diǎn)的后面。騎上這種特殊的自行車(chē)，任憑你的騎車(chē)技術(shù)如何高明，自行車(chē)都不能穩(wěn)定。
雖然自行車(chē)自發(fā)明以來(lái)已有200多年歷史，但是要解釋為什么靜止的超市購(gòu)物車(chē)輪一推就倒，騎行起來(lái)卻穩(wěn)定不倒的力學(xué)原理，卻并不很容易。上面提到的前輪旋轉(zhuǎn)軸的位置就是影響自行車(chē)穩(wěn)定性的重要因素，甚至比車(chē)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性作用更為重要。
