¿Por qué mantenemos el equilibrio en una bicicleta?
Fue en 1818, hace más de doscientos años, que el alemán Karl von Drais patentó su Laufsmachine, un aparato de dos ruedas que podía girar con manillas y moverse gracias al impulso de los pies. Durante mucho tiempo, esta bicicleta primitiva fue conocida simplemente como velocípedo.
La bicicleta, no importa cómo la miremos, se basa en las leyes de la física. Con permiso de los estudiosos de la lengua española, podríamos definirla como una máquina que sigue todos los capítulos de un libro de física. En él, conceptos como peso, fricción, energía potencial cinética y gravitacional, trabajo, potencia y velocidades lineales y angulares son fundamentales para mantener su estabilidad.
Durante más de 150 años, los físicos han girado la bicicleta para ganar estabilidad. En su constante búsqueda de modelos más aerodinámicos, no se cansan de analizar tres parámetros fundamentales: la geometría en general, la distancia entre ejes y el ángulo que forma la horquilla con respecto al cuadro.
Hace más de una década, en 2007, un grupo de cientificos de la Universidad Tecnológica de Delft publicó un artículo en «Actas de la Royal Society» En él explicaron el patrón de maniobrabilidad y estabilidad de la moto en base a 25 factores diferentes.
En sus conclusiones, argumentaron que la velocidad ideal para que una bicicleta sea lo más estable posible es de alrededor de 14 a 20 kilómetros por hora, por encima de la cual aumenta el riesgo de vuelco y por debajo la estabilidad disminuye.
La clave está en la «pista»
Todos hemos visto lo difícil que es mantener la línea recta en una bicicleta y que si se inclina hacia la derecha basta con que hagamos lo mismo de este lado para que las ruedas queden directamente debajo de nosotros y redirijamos la trayectoria. También sabemos que este bamboleo se nota mucho más en los principiantes, especialmente en los niños, y pasa prácticamente desapercibido para un ciclista experimentado.
La experiencia también nos dice que cuando queremos girar tenemos que realizar un fenómeno contrario a la intuición, es decir, si queremos girar a la izquierda, movemos el manillar ligeramente hacia la derecha para crear una inclinación hacia la izquierda que finalmente nos llevará a donde queremos ir. Este fenómeno fue observado por primera vez por el ingeniero William Rankine a fines del siglo XIX.
Otro aspecto importante para mantener el equilibrio es el diseño de la bicicleta. A través de prueba y error, llegaron a la conclusión de que la columna de dirección, la horquilla, debe estar inclinada.
La horquilla es la pieza doble que soporta la rueda delantera y se conecta al manillar. Debe colocarse de modo que la rueda delantera toque el suelo en un punto un poco más atrás. La distancia entre estos dos puntos se denomina «punta» y es un factor clave en la estabilidad de la bicicleta cuando se conduce con las manos libres o cuando se inclina sobre la bicicleta.
Los investigadores también han descubierto que cuanto mayor es el ángulo de avance de la horquilla, más estable es la bicicleta cuando va en línea recta, pero, por supuesto, más complejo se vuelve cambiar de dirección.
Rodillo pequeño para movimiento giroscópico
Un giroscopio es un dispositivo de estabilización. Básicamente, se podría decir que es un conector que dificulta cambiar la orientación del objeto sobre el que actúa. El giroscopio es muy útil en navegación, en satélites y en entornos donde se requiere precisión o cierta inmunidad a influencias externas.
Para cumplir su función, debe tener un elemento circular que pueda girar rápidamente. Gracias a la ley de conservación del momento angular, evita cambios bruscos en el eje de rotación.
Sabiendo todo esto desde hace mucho tiempo, se asumió, con buen juicio, que el movimiento giroscópico debería ser fundamental para mantener el equilibrio sobre la bicicleta.
Sin embargo, cuando se realizaron estudios de modelización para determinar la importancia, el resultado siempre fue el mismo: no es una variable determinante, al menos en el caso de la bicicleta.
Gargantilla Peter
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