Um carrinho de compras em um supermercado ou um carrinho de bagagem em um aeroporto tem 4 rodas embaixo. A observação cuidadosa mostra que as rodas e rodas do carrinho de compras do supermercado não são fixas, mas podem girar livremente em torno de um eixo vertical. Se o eixo estiver fixado na carroceria do carro, as rodas giratórias só poderão seguir em frente e o carro não poderá virar.
Você também pode descobrir que, ao empurrar o carrinho para frente, as rodas sempre seguem a parte traseira do eixo de rotação. Se mudar da frente para trás, a roda irá girar repentinamente 180 graus perto do eixo vertical ou na posição do eixo de rotação subsequente. De modo geral, o sentido de rolamento da roda universal deve ser consistente com o sentido de avanço, para que o carrinho de compras possa ser sincronizado com o movimento local. Uma vez que a direção de rolamento da roda é inconsistente com a direção de avanço da carroceria do veículo, a força de atrito no solo gerará torque no eixo de rotação vertical na frente e empurrará a roda para a mesma posição da direção de caminhada.
Semelhante aos rodízios de um carrinho de compras de supermercado, as bicicletas apresentam um fenômeno semelhante. Se o eixo de rotação do garfo dianteiro da bicicleta se estende em direção ao solo, o ponto de intersecção entre o garfo e o solo está sempre à frente do ponto de contato entre a roda dianteira e o solo. Quando você empurra a almofada para frente, as rodas dianteiras seguem a direção suavemente. Se o carrinho for rolado para trás, a posição oposta da roda dianteira e do garfo dianteiro é exatamente oposta. As forças de atrito lateral estão na direção oposta e as rodas dianteiras oscilam.
A posição relativa do pivô do garfo dianteiro e o ponto de contato da roda dianteira com o solo são muito importantes para garantir a estabilidade da bicicleta. Para ver esse efeito, construa uma bicicleta especial de modo que o eixo de rotação do garfo da bicicleta cruze o solo na parte traseira do ponto de contato entre a roda dianteira e o solo. Em uma bicicleta específica como esta, não importa quão inteligentes sejam suas habilidades no ciclismo, sua bicicleta ficará instável.
Embora a bicicleta tenha sido inventada há mais de 200 anos, é difícil explicar por que as rodas fixas do carrinho são empurradas para baixo e o princípio mecânico de andar é estável. A posição do eixo da roda dianteira é um fator importante que afeta a estabilidade da bicicleta, ainda mais importante que o efeito da inércia rotacional da roda.
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