为什么转动的轮子不会翻倒？

Question

当我们把轮子静止放到平的地面上，它会自动地翻倒。
而当我们把轮子一滚出去，它就会直滚下去，而不会翻倒。
即使滚动速度是很慢，也不会至于翻倒。
会不会是向心力问题呢？还是滚动摩擦的特征啊？
陀螺仪原理是怎么样的？
数学表达式是怎么样的了？
还有受力分析图呢？能告诉我吗？

Answer 1

轮子滚动起来以后，轮子告诉转动，因此获得一个向左的比较大的角动量。当外力矩不为零的时候，角动量当然会随之改变。但是由于通常外力矩增量的模远小于轮子固有的角动量，所以表现出类似于进动的行为。

另一方面，当轮子车静止的时候，角动量为零，这时一旦受到外力矩，就直接倒下了，其运动方程由重力矩和绕轮子底部定点的转动惯量决定。

陀螺仪原理：

陀螺在旋转的时候，不但围绕本身的轴线转动，而且还围绕一个垂直轴作锥形运动。也就是说，陀螺一面围绕本身的轴线作“自转”，一面围绕垂直轴作“公转”。陀螺围绕自身轴线作“自转”运动速度的快慢，决定着陀螺摆动角的大小。转得越慢，摆动角越大，稳定性越差；转得越快，摆动角越小，因而稳定性也就越好。这和人们骑自行车的道理差不多。其中不同的是，一个是作直线运动，一个是作圆锥形的曲线运动。陀螺高速自转时，在重力偶作用下，不沿力偶方向翻倒，而绕道支点的垂直轴作圆锥运动的现象，就是陀螺原理。
现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪，机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，它的精度受到了很多方面的制约。自从上个世纪七十年代以来，现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。1976年 等提出了现代光纤陀螺仪的基本设想，到八十年代以后，现代光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展，与此同时激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。由于光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠等等优点，所以目前光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。和光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外，还有现代集成式的振动陀螺仪，集成式的振动陀螺仪具有更高的集成度，体积更小，也是现代陀螺仪的一个重要的发展方向。
现代光纤陀螺仪包括干涉式陀螺仪和谐振式陀螺仪两种，它们都是根据塞格尼克的理论发展起来的。塞格尼克理论的要点是这样的：当光束在一个环形的通道中前进时，如果环形通道本身具有一个转动速度，那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。也就是说当光学环路转动时，在不同的前进方向上，光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。利用这种光程的变化，如果使不同方向上前进的光之间产生干涉来测量环路的转动速度，这样就可以制造出干涉式光纤陀螺仪，如果利用这种环路光程的变化来实现在环路中不断循环的光之间的干涉，也就是通过调整光纤环路的光的谐振频率进而测量环路的转动速度，就可以制造出谐振式的光纤陀螺仪。从这个简单的介绍可以看出，干涉式陀螺仪在实现干涉时的光程差小，所以它所要求的光源可以有较大的频谱宽度，而谐振式的陀螺仪在实现干涉时，它的光程差较大，所以它所要求的光源必须有很好的单色性。

参考资料：http://zhidao.baidu.com/question/9631402.html http://zhidao.baidu.com/question/12864153.html?si=3

Answer 2

　　陀螺仪原理。旋转的角速度对引力方向有个分量，它修正旋转轴的角度 除了陀螺仪原理之外。离心力也在起作用。比如有些左倾，就会像左转。离心力就一定向右。 中心轴+轮子旋转的力+轮子本身的质量，当旋转的力量是轮子的1/2时，轮子就倒不了。 静止的时候如果 受力不平衡就会倒了 当然静止时力平衡也可以不倒。

Answer 3

旋转运动的物体有保持其旋转运动的惯性，如果周围没有任何外力，那么它将一直保持旋转运动。这种惯性与直线运动的惯性不同之处在于，转动的惯性不光是要保持旋转速度的大小不变，而且还要保持转动轴的方向也不变。所以，要将转动的轮子侧向推倒，就相当于要强迫它改变转轴的方向，这就需要很大的外力作用其上才行。

Answer 4

物体在发生转动的时候,围绕物体内部的转动轴会产生力矩,称之为惯性矩,惯性矩使物体的转动轴不发生改变,也就是说使物体沿原来的方向转动.发生自转的物体,转动得越快,惯性矩就越大,即物体越不容易偏离原来转动的方向,即物体越不容易倒掉~~~~~~~~~~~~~~~~

Answer 5

受离心力和万有引力的定理的影响，所以不会翻