车轮之谜

在马车或自行车的轮子边缘贴一段彩纸，然后观察车轮转动起来的效果。如果观察得够仔细，你会发现，彩纸在地面附近看起来相当显眼，在顶部却一闪而过，你甚至很难发现它的存在。

这是否说明轮子顶部比底部运动得快？观察一下转动的车轮靠上和靠下的辐条，你是否也会得出同样的结论？的确，靠上的辐条看起来简直融为一体，靠下的却还根根分明。

真正不可思议的是，转动的车轮顶部的运动速度的确比底部更快。而且，这种看起来难以置信的现象背后的解释其实相当简单。转动的车轮上的每一点都在同时做两种运动——一边绕轮轴旋转，一边随轮轴前进，就像地球一样。对轮子顶部和底部的点来说，这两种运动叠加的结果并不相同。轮子顶部的运动速度等于转动速度加平移速度，因为二者方向相同。而在轮子底部，由于车轮转动的方向与其前进方向相反，这里的运动速度等于平移速度减去转动速度。所以静止的观察者才会看到，轮子顶部的运动速度比底部快。

一个简单的实验可以方便地证明这一点。将一根棍子插在一台静止车辆的轮子旁，其方向垂直于轮轴。然后用煤块或粉笔在轮子边缘做两个记号——顶部和底部各一个。你的记号应该正好与棍子方向重合。现在，将这辆车往右推一点（图7），让轮轴朝着远离棍子的方向运动20到30厘米。然后观察两个记号的位移。你会发现，顶部的记号 A 移动的距离比底部的 B 远得多，后者几乎停在原地没动。