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我們對超市購物車都比較熟悉，購物車也確實(shí)給顧客們提供了方便，購物車輪使用起來比較靈活，使用起來可以隨便改變方向，那么購物車輪為什么能夠自由轉(zhuǎn)動。
超市里的購物車，或者機(jī)場里運(yùn)行李的手推車，下面都有4個輪子。仔細(xì)觀察就可以發(fā)現(xiàn)，超市購物車輪的輪軸和車體并不固定，而是可以繞垂直軸自由旋轉(zhuǎn)。因?yàn)檩嗇S如果和車體固定，萬向輪就只能朝前直行，車子就不能拐彎了。
此外還可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你推車前進(jìn)時，輪子總是跟隨在旋轉(zhuǎn)軸的后方。如果從前進(jìn)改為后退，輪子就會突然繞垂直軸轉(zhuǎn)過180°，還是處于跟隨旋轉(zhuǎn)軸的位置。一般情況下，萬向輪的滾動方向必須和前進(jìn)方向保持一致才能使購物車順當(dāng)?shù)剡\(yùn)動。一旦輪子的滾動方向和車體前進(jìn)方向不一致，地面的摩擦力就會對前方的垂直旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩，推動腳輪轉(zhuǎn)到與行走方向一致的位置。
和超市購物車輪相似，自行車也有類似的現(xiàn)象。如果將自行車前叉的旋轉(zhuǎn)軸延長到地面，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時，前輪很順從地跟隨前進(jìn)方向。如果向后倒退推車，前輪和前叉的相對位置正好相反，側(cè)向摩擦力的推動方向也相反，前輪就會左右搖晃。
自行車的前叉旋轉(zhuǎn)軸和前輪與地面接觸點(diǎn)之間的相對位置，對于保證自行車的行駛穩(wěn)定性有非常重要的作用。要了解這種作用，可以專門制作一輛特殊的自行車，使自行車前叉的旋轉(zhuǎn)軸延長線與地面的交點(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，任憑你的騎車技術(shù)如何高明，自行車都不能穩(wěn)定。
雖然自行車自發(fā)明以來已有200多年歷史，但是要解釋為什么靜止的超市購物車輪一推就倒，騎行起來卻穩(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穩(wěn)定性的重要因素，甚至比車輪旋轉(zhuǎn)時的慣性作用更為重要。
