用橡皮筋牵引自行车的惊奇物理学

你需要一些努力来帮助你理解入门(或高级)物理课程吗？这里有三个(也是最后一个令人生畏的)关于牵引自行车的问题。

问题1:把自行车拉在车把上。

对于第一种情况，我将沿着自行车通常的骑行方向从顶部拉动车把。

这应该很容易，但是试着看看你是否能弄清楚当自行车被拉动时，它会朝哪个方向移动。快速解释——因为自行车是静止的，如果它向一个方向加速，它也会向那个方向运动。这些问题实际上是关于加速度，而不是位移。

问题2:拉动前轮

现在我会拿一个巨大的橡皮筋(我会用它来拉)并把它固定在前轮的顶部。为了更容易看，我在橡皮筋上画了一个箭头。

自行车将向哪个方向加速(从而开始移动)？

问题3:拉动前轮底部

这和问题2一样，但是我在*的底部拉。

自行车将向哪个方向加速(移动)？

既然你有三个问题，你应该有三个答案。与你的朋友讨论你的答案，让他们相信你的答案是正确的。你可能需要试着说服他们你的答案是正确的。如果你愿意，你也可以在街上随便问别人这个问题。

如果你想用你的手机向人们展示这些问题，这里有一个视频版本:

对问题1的回答

我将直接回答问题1。这真的很简单(这不是脑筋急转弯)。

如果拉力向左，自行车就会向左滚动。这并不奇怪(我希望如此)。

对问题2的回答

当橡皮筋连接到自行车车轮的顶部时，就会发生这种情况。

这股力量向左转。这导致前轮逆时针旋转。车轮转动和力都表明自行车应该向左滚动。自行车向左滚动，每个人都很满意。

对问题3的回答

这就是你在等待的。我希望你已经和你的朋友们进行了一次很好的讨论，但不是一场导致争吵的激烈争论。你说得对吗？他们是对的吗？答案就在这里。

如果每个人都答对了，就很难玩了。然而，这仍然是一个非常好的问题。但是发生了什么？它为什么向左滚动？嗯，我告诉过你画一个图(*体的图)，所以它是这样的:

是的，前轮和地面之间有摩擦力，向后推动车轮使其逆时针旋转。然而，这个力必须小于向前拉动自行车的力。合力向左，所以自行车最初加速向左。这可能是违反直觉的，但是你需要训练去思考作用在自行车上的力作为一个整体。对于这个系统，垂直方向的力的累积必须等于零(因为它不向上或向下加速)，水平方向的合力在左边。

如果自行车向右加速呢？在这种情况下，摩擦力必须大于外部张力。这对于静止的物体来说有点奇怪。这有点像向左推板砖，但它开始向右加速。

有没有可能自行车在*完全不转动的情况下向左加速？如果摩擦系数很低，这是可能的。自行车将在地面上滑行而不滚动，但它仍将在力的方向上加速。

那么，你回答错这个问题了吗？没关系，这个问题很难——最好的问题是困难的。最后，这是答案的视频版本，还有一个关于滚动和滑动的类似问题。