车轮上的谜底

在汽车或自行车的车轮上贴一张彩色的纸，然后使车轮转起来，这时会有一个非常奇怪的现象出现在你面前：我们在彩色纸转动到车轮的下方时，能够很容易看清彩色纸的颜色，然而，我们在彩色纸转到车轮上方时却发现此时的颜色很模糊，以至于我们不容易把它们的界限看清。并且，车轮上方的转动速度好像快于下方的转动速度。

在日常生活中，假如我们对转动中的轮胎进行细心的观察，我们同样会发现上面所说的现象：轮胎下方一根一根的辐条可以完全看清楚，然而上方的辐条却十分模糊，甚至完全看不清，似乎上方的确比下方转得快一些。

这个现象真的那么让人难以理解吗？事实上，车轮在转动时上方的运动速度的确实快于下方。你可能会感觉这很匪夷所思，但是一旦我们开动一下脑筋就能够把这个道理分析透彻。

实际上这个道理并不难——转动中的车轮事实上就如同地球的运动，地球的公转和自转是同时进行的，其实运动着的车轮也一样，一方面是以车轴为中心转动，另一方面随着车轮的前进而转动，正如地球的光明面和黑暗面的运动速度是有差别的，车轮上下方的运动速度也存在差别。

因此，我们暂时也称这两种转动为车轮的自转与公转。在车轮上方，自转和公转的方向一致，所以它的速度等于自转速度加上公转速度；然而在车轮的下方，自转与公转运动是反向的，所以它的速度就是自转速度减去公转速度。由此，就产生了前文所述的现象。

下面我们再看另一个实验，这个实验有助于我们对这个原理作更加深刻的理解。如图4，把一根木棒竖立在静止不动的车轮旁边，木棒的位置要与车轮中心竖立的辐条保持一致，之后，在车轮的上下方按照木棒上下方的位置作出A和B两个标志。最后，向右推动车轮使其旋转。我们会发现在中心车轴离开木棒20～30厘米时，A点与B点相比离木棒要远一些。