Question

为何自行车运动不会倒

Answer 1

旋转的物体都有保持自己自转轴不变的特性，这也被称为陀螺效应。所以，自行车在行进中，车轮旋转，保持着轮轴的位置，自行车就不会倒。另外，自行车自身具有平衡机制，能够保证车子的稳定性。

人在车子行进中的作用也不可忽视。自行车抗干扰的能力是有限的，需要骑车人的调整和配合。人可以根据情况自主调整车速、方向，使之保持平衡，还可以调整自身的姿态和自行车的姿态，抵消外界的干扰，使其整体始终保持在平衡状态。

扩展资料：

很多自行车运动员抵达终点时以双手撒把作为庆祝动作，这种高调的动作，很多人都想学会，其实，教程非常简单。

选择骑行场地很重要。要选择较为平坦、无车辆、无行人的场地进行学习。要保持一定的速度，不能过快，也不能太慢，太快一旦出事故自己容易受伤，太慢，很难保持平衡。在保持上述速度的前提下，慢慢松开车把，让身体感受平衡。坚持练习就能“撒把”骑行了。

Answer 2

自行车为什么不倒”问题困扰了科学家两百年：为什么自行车骑行不会倒一直没搞明白。在研究电动独轮车AI算法的时候发现电动独轮车和人力独轮车在加速、减速、失衡纠正、转向时遵循的物理学理论都是相同的，实际控制过程逻辑也是相同的，仅仅是控制主体不同电动独轮车的控制主体是传感器和微电脑而人力独轮的控制主体是骑行者。以日常生活行为中物理学基本规律是必须遵守的客观规律为前提原则，用物理学力学和控制论基础知识深入分析证实自行车（人力独轮车）玩家学习过程中心理与行为动作过程。
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。
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。
骑自行车过程中所有运动状态变化过程都和卫星发射过程是一样的从打破前一个状态的平衡开始，比如骑自行车向右转弯的时候的先向右倾斜身体或者转动车把手打破平衡，这时地面会产生向右的水平摩擦力，骑行者和自行车水平总的动量发生变化，骑行者和自行车和地球总的动量是没变的，（摩擦力和卫星变轨时变轨火箭点火产生的推力作用相似），骑人力独轮车向前加速的时候先向前倾斜身体，如果不先打破平衡就会出现像站在公交车上公交车突然加速身体会不由自主地向后跌倒相同的不受控制的非预期得结果。骑人力独轮车是先向前倾斜身体再加速（符合独轮车使用说明和实际操作 ，可以参考网上电动平衡车在遥控起步加速时的视频，是可证明可观察可重复验证），骑行者加油门，加电门，用力踩脚踏板都是骑行过程中通过肢体动作操控自行车利用地面摩擦力打破平衡状态，形式不同但最终都是通过利用地面摩擦力产生加速度改变骑行者自行车运动状态（水平动量）。
骑人力独轮车向前加速之前先向前倾斜身体都是必要的、基本的、一直被执行的却没有被充分认识的基本动作。（打破平衡状态行为动作完成过程在所有骑自行车行为中一直存在并被遵守和执行却没有得到认识到这些理论在骑自行车过程中发挥应用，但实际生活中写电动平衡车和电动独轮车算法人员是一定意识了并且研究的很成熟，也得到实践验证是正确的，对证实和研究的内隐控制过程中心理和行为过程有重要意义），是可以重复观察，可以重复进行实践验证。
骑自行车在转弯时由于离心力会产生一个导致人和自行车倾倒的力矩，骑自行车在转弯时向转弯的方向侧倾着身子是保持平衡不倾倒的必要动作，用物理学和控制论知识分析可以得到向预计转弯方向提前倾斜身子不仅仅是一个简单的动作，而是一个系统过程，根据骑行目标为得到保持骑自行车的人和车子不倾倒需所的骑行者身体和自行车与地平面的角度角度大小，需要先时时通过感知采集自行车速度，人和车子的总重量（自行车后座上放置重物重量不同，操控感受是不一样的），还有预计转弯半径的大小再经过加工运算才可以得到身体倾斜角度的大小，其中任意一个量发生变化（实际骑行时速度和半径是经常变化的，有时候重量也是可以改变的）倾斜身子的角度都要变化（体育频道自行车比赛和摩托车比赛速度很快，在转弯时身体和车的提前倾斜角度就大）。如不及时向预计转弯的方向侧倾着身子或者倾斜角度大小不正确，人车系统将倾倒，现实中这类现象在开始学习骑自行车时经常发生但没有被重视。这个动作过程和逻辑关系可以随时重复验证概率百分之百正确（因为在生活中物理学规矩是违背不了的）。

Answer 3

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。
在骑人力独轮车时如果身体先向前倾斜5度，紧接着马上开始做向前加速运动（加速度是可以跃变，骑行者身体的倾斜速度是不可以跃变的，是物理学基本知识点在这不解释），那么骑行者身体是向前倾倒还是向后倾倒还是保持平衡不倾倒呢？答案如下图如果F4=F3木棒不会向前也不会向后倾斜是保持不稳平衡的（F1和F2合力方向通过支点，只要通过支点才能不产生力矩，木棒有可能是非垂直的，即符合理论也符合实践）不产生力矩（和没有加速度时垂直状态等效，可参考爱因斯坦等效理论）。（木棒实际只受重力F1（惯性力F2也可以称为引力等效力，是不存在的在物理学中为了便于计算的假设力）、手指的支持力、摩擦力作用，F4只是惯性力F2的分力，F3只是重力F1的分力），如果F4略大于F3木棒逐渐向后倾斜，市场上销售的电动平衡车骑行时在检测到骑行者身体向后倾斜时（必须是形成向后旋转力矩）会制动形成一个负加速度， 如果F4略小于F3木棒逐渐向前倾斜，如果不进行控制木棒会逐渐向前倾斜，直至倒地，市场上销售的电动平衡车骑行时在检测到骑行者身体向前倾斜时（必须是形成向前旋转力矩）会调控加速度增大(加速度和倾斜角度@(0-90度)成反比且是非线性的), 电动平衡车内部算法应该是各企业的机密，从实际骑行中可验证电动平衡车传感器检测到玩家站上后（玩家站上前电动平衡车的智能控制系统会以保持直立为调控目标）且前、后旋转力矩不为0时，电动平衡车的智能控制系统会以F4=F3为目标调控加速度的大小，不会主动控制F4大于或者小于F3（如果电动平衡车的智能控制系统主动控制F4大于F3就会出现像乘客站在公交车上加速时，乘客身体会表现出不受控制向后倾斜、或者表现出类似不到翁运动的现象而无法正常骑行，无法实现匀加速运。）可证明可观察在实际骑人力独轮车的时候骑行者是按照主观目标通过肢体动作通过间接控制人力独轮车与地面的摩擦力的方法控制加速度的大小和方向跟随骑行者已经完成的身体倾斜角度大小和方向（准确讲应该是跟随形成的旋转力矩大小和方向）变化而变化的，达到保持加速度为从变量，即骑自行车主动转向是先通过转车把手和倾斜身体打破平衡，再控制离心力建立一个新的平衡，打破平衡和纠正失衡力矩方向是相反的，倾斜身体利用重力打破平衡的力矩方向是无法改变的，离心力的力矩方向是可以通过改变车把方向而改变的，所有实践骑自行车（人力独轮车）过程中，倾斜身体只能打破平衡状态不能纠正纠正失衡，而离心力（惯性力）即能打破平衡状态也能纠正纠正失衡状态。骑行者通过意识（可以是内隐的）控制骑行者身体倾斜角度（形成旋转力矩），再依据倾斜身体形成的旋转力矩通过肢体动作间接控制自行车（人力独轮车）与地面的摩擦力控制加速度进一步控制速度，客观上只有加速度的大小和方向准确跟随骑行者已经完成的身体倾斜角度大小和方向才可以达到纠正旋转失衡的目标，如果加速度的大小和方向不能准确跟随骑行者已经完成的身体倾斜后产生的旋转力矩大小和方向结果只能制造新的旋转失衡，比如公交车加速起步时加速度的大小和方向就是不能跟随骑行者身体倾斜后产生的旋转力矩大小和方向。根据物理学原理和控制论原理可证实在成功完成骑行人力独轮车行为时即使骑行者没有意识到也必须完成正确感知人力独轮车的平衡或者失衡数据（方向和大小）并继续完成信息处理形成正确的决策，再根据决策用脚控制人力独轮车加减速、转向操作达到控制人力独轮车不倾倒或者完成加减速、转向目标，以上是严格遵循教科书的理论论证，在实践检验统计的结果也是百分之一百正确。（再小概率的错误存在都会和物理学定律冲突，结果必须是百分之一百正确）。

下图还有一个奇妙的地方，如果把图中前改为右，后改为左，图里为前，图外为后就是骑自行车的控制图，得到离心力也是加速运动产生的引力等效力、或者称惯性力，符合离心力定义（可参考离心力定义）。可以证明在骑自行车向右转弯如果不预先向右倾斜身体（右倾斜身体可以利用重力形成一个向右的力矩），在向右转弯的时候离心力会形成向左的力矩，表现出向左倾斜现象，用物理学原理分析可以得到是和乘客在公交车上向前加速时，乘客身体向后倾斜是相同的物理学现象，为进一步分析自行车骑行时控制方式提供了理论基础。
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。