按我们刚刚的说法,除了圆形当然还有许多其他形状能够作为轮子使用,但为什么圆形最终被选中呢?
1.圆形车轮在转动的过程中力臂的长度始终相等,我们只需要控制好力气,就可以控制车轮输出的力,这就是物理知识中的轮上扭矩。
所以我们拖着东西在地面上滚就比我们拖着东西在地面上单纯地走要省力得多。
2.圆形的车轮外侧轮廓十分平滑,滚动时的摩擦也非常小,减少了车的阻力。
你看,小溪水里的小石头都是圆形的,那是因为在河水的冲刷下一直受到阻力。
日复一日石头的边缘就被打磨得十分光滑,这样以后受到的阻力就会减少。、
3.圆形的圆心到圆周上任意一点的距离都是相等的,这个相等的距离,叫做半径。
当车轮在地面上滚动时,车轴离开地面的距离就总是等于车轮半径那么长,这样行驶起来才会平稳。
难怪现在的车轮都是圆形的,不过如今既然已经有人发明了其他形状的车轮,那它们用起来会是什么样的呢?
各种各样的车轮
其实圆形半径不变的这种情况,还有一种图形也可以做到,比如莱洛三角形:
莱洛三角形也有这样的等宽不变曲线,在美国旧金山我们能看到图上这样的井盖,就是用这样的形状制作的。
但是,莱洛三角形和圆形不同的是,它没有稳定不变的中心,所以如果用它做轮子的话,车会非常颠簸。
通常人们用莱洛三角形作为滚轴来搬运东西,这还是非常实用的。
如果车轮做成方形能行吗?
行!
国外有个21岁大学生,自己发明了一种方形轮子的三轮车,不过这样的车在我们平滑的路面是压根没法动弹的:
因为方形的中心到地面的距离在行驶中是会不断变化的,但是在他自己设计的路面上行驶就完全没问题!
那是因为轮子与他设计的特殊地面在行驶过程中距离是不变的,这样就能够平稳不颠簸啦。
这种特殊轨道就是一条“悬链线”,虽然凹凸不平但是却弥补了方形车轮的缺陷。
悬链线就好像我们拿一条链子自然悬挂,这时在重力的作用下,链子会形成一道曲线,如下图。
不过,如果每种不同的轮子都要造一条专门的路,那实在是太麻烦了。