6.車輪的秘密

若把一張彩色紙條貼在馬車的車輪（或自行車的輪胎）側面，仔細觀察馬車（或自行車）的位移，就會發現一個奇特的現象：當紙條在滾動車輪下面時看上去特別清楚，而當它在車輪的上面時則會飛快地閃過，無法看清。

我們可以得出這樣的結論：車輪的上部比下部移動速度快。如果你對比滾動車輪的上部輻條和下部輻條，也會得出相同的觀察結果。顯而易見，上部的輻條連在了一起，而下部的輻條卻非常清晰。那么結論依舊是：車輪的上部比下部移動速度快。

這種奇特的現象的秘密到底是什么呢？

這樣的結論讓人覺得不可思議，不過，只要用一個簡單的推理就能讓你相信它。翻滾的車輪上，每一個點都在進行兩種同時進行的運動：繞著車軸轉動，以及和車子一同向前移動。這跟地球的自轉和公轉如出一轍，兩種運動組合在了一起使車輪的上下兩個部分的運動速度出現了偏差。車輪上部的旋轉運動和前進的運動方向相同，所以要和前進運動相加，車輪下部的旋轉運動和前進的運動方向相反，所以要把它從前進運動中減去。對于原地不動的觀察者來說，車輪的上部肯定比下部的移動速度快，這就是其中的奧秘。

圖7　比較右圖（滾動車輪）上A、B兩點與固定棍子的間距，證明了車輪上部比下部移動快

做一個簡單的實驗就能明白這個道理。將一根棍子插在一輛靜止車子車輪旁的地里，在輪圈的最頂端和最底端分別用粉筆或木炭做兩個記號，令車軸以及標出來的記號正對棍子。現在讓車稍微往右滾動一點（如圖7），令車軸和棍子之間的距離保持在20～30cm。仔細觀察標注記號的運動，會發現頂端的記號A比底端的記號B移動的距離遠，記號B僅僅離開了棍子一點點的距離。