6.车轮的秘密

若把一张彩色纸条贴在马车的车轮（或自行车的轮胎）侧面，仔细观察马车（或自行车）的位移，就会发现一个奇特的现象：当纸条在滚动车轮下面时看上去特别清楚，而当它在车轮的上面时则会飞快地闪过，无法看清。

我们可以得出这样的结论：车轮的上部比下部移动速度快。如果你对比滚动车轮的上部辐条和下部辐条，也会得出相同的观察结果。显而易见，上部的辐条连在了一起，而下部的辐条却非常清晰。那么结论依旧是：车轮的上部比下部移动速度快。

这种奇特的现象的秘密到底是什么呢？

这样的结论让人觉得不可思议，不过，只要用一个简单的推理就能让你相信它。翻滚的车轮上，每一个点都在进行两种同时进行的运动：绕着车轴转动，以及和车子一同向前移动。这跟地球的自转和公转如出一辙，两种运动组合在了一起使车轮的上下两个部分的运动速度出现了偏差。车轮上部的旋转运动和前进的运动方向相同，所以要和前进运动相加，车轮下部的旋转运动和前进的运动方向相反，所以要把它从前进运动中减去。对于原地不动的观察者来说，车轮的上部肯定比下部的移动速度快，这就是其中的奥秘。

图7　比较右图（滚动车轮）上A、B两点与固定棍子的间距，证明了车轮上部比下部移动快

做一个简单的实验就能明白这个道理。将一根棍子插在一辆静止车子车轮旁的地里，在轮圈的最顶端和最底端分别用粉笔或木炭做两个记号，令车轴以及标出来的记号正对棍子。现在让车稍微往右滚动一点（如图7），令车轴和棍子之间的距离保持在20～30cm。仔细观察标注记号的运动，会发现顶端的记号A比底端的记号B移动的距离远，记号B仅仅离开了棍子一点点的距离。