为什么重心高高在上的独轮车能直立不倒

独轮车

独轮车是杂技表演中的常见道具，它只有一个轮子，重心高高在上，好像是一只不稳定的倒摆。但在熟练的驾车人足蹬踏板的操纵下，却能保持稳定的直立姿态，既能停在原地，也能灵活地前进或后退。为什么重心高高在上的独轮车却能直立不倒呢？

原来，独轮车直立不倒的秘密全在于人的驾车技术。当驾车人连同车身向前倾斜时，地面对车轮的支承力不再通过重心，就会产生对重心的力矩。力矩是推动物体转动的外因，它的大小等于支承力乘以力与重心的距离。如不加控制，独轮车就会顺着力矩的作用方向倾倒。此时驾车人通过脚蹬和链轮对车轮加力，使车轮向前滚动。车轮摩擦地面产生向前的摩擦力，它对重心的力矩恰好与支承力的倾覆力矩方向相反，起到了使车体恢复直立的稳定作用。适当控制蹬踏板力的大小，可使独轮车停在原地。如果蹬力再大些，车轮就向前滚动。要使独轮车后退，驾车人就要稍稍向后仰，同时朝相反方向蹬踏板使车轮朝后滚动，向后的地面摩擦力也同样平衡了倾覆力矩。

如果用自动控制系统代替驾车人对独轮车的控制，就能设计出一种能自我平衡的新型车辆。这就是近年来出现的“赛格威车”，或称为“动力滑板车”。它由一个水平底盘和两个并排的车轮组成。车轮用电池驱动，垂直的手柄用于掌握方向。驾车人站立在底盘上，高高在上的重心与独轮车相似。车内的控制系统使驾驶人保持直立，不会向前或向后摔倒。这种独特的车辆曾出现在2008年北京奥运会赛场上，现已成为运动场、机场和火车站的一种实用代步工具。

动力滑板车