Lo que mantiene una bicicleta equilibrada

Al principio pensé, usted puede pensar que el ciclista humano es lo que mantiene una bicicleta equilibrada. Esto termina por no ser del todo cierto.. Si se lanza correctamente, una bicicleta moderna sin ciclista se equilibra perfectamente y sigue su camino como si un ciclista la guiara. Esto puede ser fácilmente verificado por cualquier persona con una bicicleta Hasta hace unas décadas., Los científicos pensaron que una bicicleta se autoequilibra cuando está en movimiento debido a los efectos giroscópicos y a los efectos de las ruedas.. “Efecto giroscópico” significa que una rueda que gira tiende a permanecer alineada en su dirección original. Este efecto se utiliza en los giroscopios de navegación mecánica para mantener un sentido de dirección adecuado a medida que un vehículo se desplaza.. El efecto giroscópico es un resultado directo de la conservación del momento angular., o movimiento giratorio. En ausencia de una fuerza externa, el momento angular total de un sistema debe conservar la misma fuerza y ​​orientación. Como resultado, una pequeña fuerza hace poco para hacer que una rueda pesada que gira rápidamente se incline y se aleje de su orientación original. Algunos físicos pensaron que las ruedas giratorias de una bicicleta crean suficiente momento angular para resistir la inclinación que ocurre cuando una bicicleta se cae.. Los diseñadores de bicicletas entendieron la física completa de las bicicletas. (tienen que hacerlo para diseñar y optimizar correctamente las bicicletas), pero tuvo dificultades para destilar las enormes ecuaciones en conceptos simples y comprensibles como “efecto giroscópico”. Los experimentos en las últimas décadas han dado más sentido a las ecuaciones subyacentes y demuestran que incluso si se cancela el momento angular de las ruedas, la bicicleta sigue autoequilibrada. El momento angular de las ruedas se puede cancelar agregando dos ruedas más que giran en la dirección opuesta a las ruedas originales., y están configurados para no tocar el suelo.

Adicionalmente, algunas personas pensaron que el efecto de rueda contribuye a la naturaleza de autoequilibrio de una bicicleta. El efecto caster describe lo que sucede cuando una rueda tiene su punto de contacto con el suelo ubicado en un punto diferente de su eje de dirección.. A medida que el eje de dirección avanza, el punto de contacto de dicha rueda se retrasa y la rueda se alinea naturalmente con la dirección del movimiento. Las ruedas giratorias se utilizan en la parte inferior de las sillas de oficina y carritos de compras.. Si empujas la silla de tu oficina en una dirección, las ruedas se alinean naturalmente debido al efecto de rueda. Se pensó que tener el eje de dirección de la bicicleta detrás el punto de contacto de la rueda con el suelo crea un efecto de giro inverso donde la bicicleta se alinea detrás de la rueda delantera y esto es lo que mantiene la bicicleta en posición vertical. Si bien los efectos giroscópicos y los efectos de rueda pueden contribuir al autoequilibrio, no son los efectos principales.

A pesar de las nociones arraigadas de algunos de que los efectos giroscópicos y de avance son los que mantienen el equilibrio de una bicicleta., las demostraciones recientes han demostrado más claramente que nunca que ninguno de los dos es necesario para una bicicleta autoequilibrada. Si bien los efectos giroscópicos y de rueda pueden contribuir equilibrar la bicicleta, no son la causa raíz. J. re. sol. Kooijman y sus colaboradores confirmaron que la causa raíz es una geometría de dirección con carga frontal. Una geometría de dirección cargada al frente significa que la forma de dirección de la rueda delantera y el cuadro de una bicicleta están construidos de tal manera que la parte delantera de la bicicleta cae más rápido que la parte trasera.. Si la bicicleta comienza a inclinarse hacia la izquierda después de golpear un bache y sucumbir a la gravedad, la rueda delantera cae hacia la izquierda más rápido que el resto de la bicicleta. Como resultado, la bicicleta gira a la izquierda. Lo sorprendente es que girar la rueda delantera hacia la izquierda hace que el impulso de la bicicleta se desvíe hacia la derecha debido a la fuerza centrífuga. (al igual que lo arrojan hacia el lado derecho de su automóvil cuando gira rápidamente a la izquierda). La sacudida hacia la derecha de la bicicleta compensa la caída inicial hacia la izquierda y la bicicleta termina de nuevo en línea recta.. La caída se corrige automáticamente debido a la geometría de dirección de carga frontal. (Por cierto, la fuerza centrífuga es de hecho muy real en un marco no inercial, y no es imaginario o ficticio.) Una bicicleta sin ciclista no viaja realmente en una línea perfectamente recta en una posición perfectamente vertical. Está cayendo constantemente hacia un lado o hacia el otro y luego se tambalea de nuevo a una posición vertical por su propio impulso.. Para demostrar más eficazmente este concepto, que se conoce desde hace décadas o más, El grupo de Kooijman construyó un vehículo sin conductor, sin giroscopio, sin ruedas, bicicleta autoequilibrada con geometría de dirección de carga frontal.

Crédito:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/04/18/lo-que-mantiene-una-bicicleta-equilibrada/