texto preparado por José L. Guerrero para la charla / clase que sucedió en La Fabricicleta el 16 de abril para entender un poco cuáles son las fuerzas físicas que hacen el milagro de mantener la bicicleta en equilibrio.¿CÓMO SURGIÓ LA IDEA?
De forma inapropiada, como suele suceder con estas cosas. Hacía tiempo que estacionar en la Politécnica se había convertido en una empresa casi imposible.
Tanto era así que un buen día decidí cambiar el coche por la vieja bicicleta que dormitaba en el garaje de casa. Es bien sabido que el que camina o pedalea tiene tiempo para poner sus pensamientos en orden, y los míos ese día se encaminaban a buscar cómo podría explicar de forma intuitiva el tema que tocaba: la conservación del momento angular para un sistema aislado, y decidí que ese día los alumnos lo comprobaran con sus propias manos, y me llevé la bicicleta a clase. Acababa de nacer un proyecto: este cuyo interés intento justificar... ¿No sería muy presuntuoso explicarlo?
Tanto era así que un buen día decidí cambiar el coche por la vieja bicicleta que dormitaba en el garaje de casa. Es bien sabido que el que camina o pedalea tiene tiempo para poner sus pensamientos en orden, y los míos ese día se encaminaban a buscar cómo podría explicar de forma intuitiva el tema que tocaba: la conservación del momento angular para un sistema aislado, y decidí que ese día los alumnos lo comprobaran con sus propias manos, y me llevé la bicicleta a clase. Acababa de nacer un proyecto: este cuyo interés intento justificar... ¿No sería muy presuntuoso explicarlo?
¿Física con una bicicleta?
Costó poco desmontar la rueda delantera de la bici y hacer que por parejas mientras uno la sujetaba con ambas manos por los extremos del eje, otro la hacía girar con rapidez. Cuando la rueda estaba en reposo se podía inclinar la rueda con suma facilidad, pero cuando la rueda giraba veloz...¡caramba, cómo costaba inclinar la rueda! Y ya cuando hicimos subir a una alumna a un taburete giratorio que espontáneamente giraba en sentido contrario al de la rueda, el aplauso surgió de forma natural. Además por el mismo precio, muchos alumnos comprendieron por vez primera por qué una bicicleta es estable sólo cuando anda.
Había explicado eso mismo muchas veces en los más de 8 años que llevo con la tiza en la mano, pero ese día tuve la sensación que los alumnos lo habían entendido mejor y de forma más amena. Ya de vuelta a casa empezaron a desfilar por mi cabeza de forma atropellada las leyes físicas que se podrían explicar de forma experimental con una bicicleta: el centro de gravedad, las condiciones de equilibrio estático, la cinemática de la traslación y de la rotación, las leyes de Newton, las fuerzas de rozamiento, las fuerzas de inercia, la energía cinética de traslación y de rotación, el trabajo mecánico, el rozamiento, la transformación del trabajo mecánico en calor...¡toda la cinemática y la dinámica clásicas!, las leyes del electromagnetismo y de la corriente eléctrica, la ecuación de los gases ideales, las principales leyes de la óptica, nociones de acústica, la elasticidad...Todas las magnitudes Físicas fundamentales del Sistema Internacional están presentes en la bicicleta. La Longitud, que deberemos medir para elegir la talla adecuada. La Masa contra la que los fabricantes luchan incansablemente. El Tiempo está siempre presente en la bicicleta, pues siempre la concebimos en movimiento para que sea estable. Además los cuentakilómetros actuales tienen el cronómetro incorporado para calcular la velocidad instantánea y la velocidad media. La Temperatura, cuyo aumento es constatable tanto al inflar los neumáticos como por el rozamiento con el suelo. La Intensidad luminosa de la óptica delantera y trasera. La Intensidad eléctrica que se genera en la dinamo y alimenta el faro. También están presentes las magnitudes complementarias como el ángulo (inseparable de la velocidad angular de las ruedas), o el mol (mediante un sencillo cálculo podríamos calcular el número de moles de aire que albergan los neumáticos a una determinada presión). En cuanto a las magnitudes derivadas que están presentes en la bicicleta, mentalmente enumeraba sólo algunas: velocidad aceleración tanto lineales como angulares, fuerza, momento de fuerzas, cantidad de movimiento, impulso mecánico, momento angular, momento de inercia, trabajo, potencia, energía potencial, energía cinética de traslación y de rotación, diferencia de potencial, campo magnético, presión volumen, etc.
Había explicado eso mismo muchas veces en los más de 8 años que llevo con la tiza en la mano, pero ese día tuve la sensación que los alumnos lo habían entendido mejor y de forma más amena. Ya de vuelta a casa empezaron a desfilar por mi cabeza de forma atropellada las leyes físicas que se podrían explicar de forma experimental con una bicicleta: el centro de gravedad, las condiciones de equilibrio estático, la cinemática de la traslación y de la rotación, las leyes de Newton, las fuerzas de rozamiento, las fuerzas de inercia, la energía cinética de traslación y de rotación, el trabajo mecánico, el rozamiento, la transformación del trabajo mecánico en calor...¡toda la cinemática y la dinámica clásicas!, las leyes del electromagnetismo y de la corriente eléctrica, la ecuación de los gases ideales, las principales leyes de la óptica, nociones de acústica, la elasticidad...Todas las magnitudes Físicas fundamentales del Sistema Internacional están presentes en la bicicleta. La Longitud, que deberemos medir para elegir la talla adecuada. La Masa contra la que los fabricantes luchan incansablemente. El Tiempo está siempre presente en la bicicleta, pues siempre la concebimos en movimiento para que sea estable. Además los cuentakilómetros actuales tienen el cronómetro incorporado para calcular la velocidad instantánea y la velocidad media. La Temperatura, cuyo aumento es constatable tanto al inflar los neumáticos como por el rozamiento con el suelo. La Intensidad luminosa de la óptica delantera y trasera. La Intensidad eléctrica que se genera en la dinamo y alimenta el faro. También están presentes las magnitudes complementarias como el ángulo (inseparable de la velocidad angular de las ruedas), o el mol (mediante un sencillo cálculo podríamos calcular el número de moles de aire que albergan los neumáticos a una determinada presión). En cuanto a las magnitudes derivadas que están presentes en la bicicleta, mentalmente enumeraba sólo algunas: velocidad aceleración tanto lineales como angulares, fuerza, momento de fuerzas, cantidad de movimiento, impulso mecánico, momento angular, momento de inercia, trabajo, potencia, energía potencial, energía cinética de traslación y de rotación, diferencia de potencial, campo magnético, presión volumen, etc.
La bicicleta tiene muchas cosas que enseñarnos en el campo de la Física y de la Ingeniería. En este logro de la humanidad que familiarmente llamamos dos ruedas, subyacen muchas ideas geniales del diseño, de la ingeniería, de la innovación en materiales, de inventos sorprendentes: cadena de transmisión, neumáticos, radios de las ruedas, dinamo, cuadro, suspensión, cambio de marchas, piñones, rueda libre...cada uno de estos elementos aparentemente tan simples, han supuesto un paso decisivo en lo que hoy es el vehículo de locomoción más ecológico, saludable, sencillo, barato y gratificante que conocemos. Además la bicicleta sigue abierta a continuas innovaciones e inventos: frenos de disco, suspensión, nuevos materiales, bandas antipinchazos, diseños ergonómicos...En definitiva creemos que para alumnos que van a ser futuros ingenieros, puede enseñarles y sugerirles un sinfín de ideas y ocurrencias. También de alguna u otra forma nos apetecía difundir lo que se ha denominado la cultura de la bicicleta como impulsora de hábitos saludables en los jóvenes y fomento de la calidad de vida. Si conseguíamos que un solo alumno cambiara su scooter por la bici, no habríamos perdido el tiempo.
1. Una de las maquinas más creativas y bien hechas por el hombre es nuestra querida bicicleta. Cuando montamos sobre ella, varios tipos de fenómenos físicos y fuerzas actúan sobre ella y sobre nosotros para poder mantener el equilibrio, poder saltar sobre ella, bajar pendientes y hasta cuando nos caemos.
Entre las fuerzas que actúan, una de las más importantes es el llamado "momento angular", o también conocido como momento angular o momento cinético. Es un concepto de física clásica basado en las rotaciones, que son en parte una de las partes de la mecánica menos intuitivas pero que están en todos lados.
El momento angular permite ni más ni menos que el poder mantener el equilibrio mientras estamos rodando sobre la bicicleta, entre otras cosas. Cuando nos detenemos totalmente queda ya en nuestras habilidades y equilibrio poder mantenernos sobre la bicicleta, pero mientras las ruedas "rueden" esto se hace cada vez menos complicado.
Este momento tiene dos características: magnitud y dirección, considerando como magnitud la fuerza generada por el movimiento giratorio de la rueda, y está relacionada con la velocidad a la que gira y la masa del objeto giratorio. Cuando las ruedas giran a una velocidad considerable para "ganarle" a la fuerza gravitacional, el milagro ocurre y podemos continuar en la bicicleta de manera estable. La dirección del momento angular es dependiente de hacia donde nos movamos, podríamos impulsarnos en la bicicleta hacia atrás y conservar el momento para mantenernos en equilibrio, el problema ahí es que seguro nos caeremos por no ver hacia donde vamos.
Debido a esto, cuando hacemos una parada muy repentina como por ejemplo, chocamos con un tronco o una banqueta, caemos en un agujero o algún otro obstáculo, la fuerza gravitacional "gana" y es cuando perdemos el equilibrio y ya depende de uno des encliparse o sacar los pies del pedal a tiempo para poder pisar antes de caer con el cuerpo completo.
Este fenómeno actúa también cuando damos una vuelta a velocidades altas, en ocasiones no es necesario mover ni un sólo centímetro el manubrio. Con sólo inclinarse un poco hacia la izquierda o la derecha la bicicleta vira hacia la dirección que nos movamos. Cuando un cuerpo gira (en este caso las ruedas de la bicicleta) su velocidad está cambiando constantemente pues está cambiando su dirección, la energía de rotación del cuerpo en movimiento puede transformarse en energía de traslación, lo que provoca que se de el cambio de dirección con sólo inclinarse.
1. Una de las maquinas más creativas y bien hechas por el hombre es nuestra querida bicicleta. Cuando montamos sobre ella, varios tipos de fenómenos físicos y fuerzas actúan sobre ella y sobre nosotros para poder mantener el equilibrio, poder saltar sobre ella, bajar pendientes y hasta cuando nos caemos.
Entre las fuerzas que actúan, una de las más importantes es el llamado "momento angular", o también conocido como momento angular o momento cinético. Es un concepto de física clásica basado en las rotaciones, que son en parte una de las partes de la mecánica menos intuitivas pero que están en todos lados.
El momento angular permite ni más ni menos que el poder mantener el equilibrio mientras estamos rodando sobre la bicicleta, entre otras cosas. Cuando nos detenemos totalmente queda ya en nuestras habilidades y equilibrio poder mantenernos sobre la bicicleta, pero mientras las ruedas "rueden" esto se hace cada vez menos complicado.
Este momento tiene dos características: magnitud y dirección, considerando como magnitud la fuerza generada por el movimiento giratorio de la rueda, y está relacionada con la velocidad a la que gira y la masa del objeto giratorio. Cuando las ruedas giran a una velocidad considerable para "ganarle" a la fuerza gravitacional, el milagro ocurre y podemos continuar en la bicicleta de manera estable. La dirección del momento angular es dependiente de hacia donde nos movamos, podríamos impulsarnos en la bicicleta hacia atrás y conservar el momento para mantenernos en equilibrio, el problema ahí es que seguro nos caeremos por no ver hacia donde vamos.
Debido a esto, cuando hacemos una parada muy repentina como por ejemplo, chocamos con un tronco o una banqueta, caemos en un agujero o algún otro obstáculo, la fuerza gravitacional "gana" y es cuando perdemos el equilibrio y ya depende de uno des encliparse o sacar los pies del pedal a tiempo para poder pisar antes de caer con el cuerpo completo.
Este fenómeno actúa también cuando damos una vuelta a velocidades altas, en ocasiones no es necesario mover ni un sólo centímetro el manubrio. Con sólo inclinarse un poco hacia la izquierda o la derecha la bicicleta vira hacia la dirección que nos movamos. Cuando un cuerpo gira (en este caso las ruedas de la bicicleta) su velocidad está cambiando constantemente pues está cambiando su dirección, la energía de rotación del cuerpo en movimiento puede transformarse en energía de traslación, lo que provoca que se de el cambio de dirección con sólo inclinarse.
Historia Corta
Aunque la rueda se inventó hace aproximadamente unos cinco mil años, sólo surgen los antepasados primitivos de la bicicleta y empieza a concretarse la idea en el Renacimiento con Leonardo da Vinci (que dibuja el primer esquema), y en el siglo XVII, con precursores como Jean Tesón quien se desplaza en un armatoste impulsado con los pies (Fontainebleau, 1645); Jacques Ozanam que hacia 1680 diseña un triciclo con ruedas traseras a berbiquí; después el conde de Sivrac coloca la nota humorística cuando a horcajadas sobre un similar cacharro desciende por las colinas cercanas al palacio real en medio de las carcajadas de los cortesanos (1690).
En los prolegómenos de la Revolución Francesa (1779) rueda el velocipedes descrito en el Journal de Paris y creado por el mecánico Blanchard y el físico Mesurier); a inicios del siglo XIX se multiplican los intentos con el celerífero y la draisina (con rueda anterior móvil patentada en París por el barón Karl von Drais en 1818), es el momento para afirmar que encontramos los primeros antecesores auténticos de la bicicleta. Como siempre lo nuevo genera el rechazo, el obrero Lallement, primero en circular por la calle, es desmontado a pedradas por la chiquillería y encarcelado por escándalo público.
Los hermanos Michaux, carreteros e inventores, fijan pedales a la rueda anterior en 1860, eliminando la necesidad de empujar el velocípedo apoyando los pies en el suelo; no obstante, el impulso directo sobre la rueda limitaba la velocidad del aparato, motivo por el cual para aumentarla, se empieza a agrandar la rueda delantera motriz con diversos bocetos lanzados por Clément y Hillman, surgiendo la Gran Bi aún lenta, inestable y con problemas técnicos derivados de la confección de los radios de la enorme rueda. Observando la evolución que ha tenido en nuestro planeta, es probable, que en otros ambientes estelares, las formas plasmadas en los croquis y que adopten los constructores tendrían que acomodarse a las características propias de esos lugares, no existiría un modelo de bicicleta sino múltiples concreciones según las condiciones ambientales y ecológicas.
En rápida sucesión se acumulan las mejoras: en 1864 James Slater fabrica la cadena de transmisión; Starley en el período 1870-1874 dota a las ruedas de radios de alambre e inventa un vehículo con un solitario pedal que se maniobra de costado, especialmente para mujeres, ligado al rechazo que generaba en mentes puritanas la forma de montar y el enseñar las piernas en el pedaleo; en 1879/80 Lawson y Renold logran la transmisión por cadena, plato y piñón. Para 1885 los modelos de Rudge (apenas 10 kilos de peso) y Starley son ya bicicletas modernas; ese mismo año Daimler y Benz aportan el ciclomotor; en 1890 Dunlop agrega los neumáticos; en 1894 llegan los frenos de disco y en 1899 los tensores de cambio y la rueda libre. Los mínimos progresos posteriores están probablemente ligados a su sobresaliente eficiencia e inusitada sencillez, y a que su simplicidad permitió una racionalización de las técnicas de producción industrial masiva basadas en esas características. Sin embargo, mejoras como nuevos materiales para los cuadros, cascos protectores, llantas reflectantes que permiten reconocer a los ciclistas con mayor facilidad en la oscuridad, no son desdeñables. Habría que considerar el extraño modelo y combustible propulsor propuesto por Paul Anderson en A BICYCLE BUILT FOR BREW para ampliar nuestros criterios e incorporar otras tecnologías.
Algo interesante:
En los prolegómenos de la Revolución Francesa (1779) rueda el velocipedes descrito en el Journal de Paris y creado por el mecánico Blanchard y el físico Mesurier); a inicios del siglo XIX se multiplican los intentos con el celerífero y la draisina (con rueda anterior móvil patentada en París por el barón Karl von Drais en 1818), es el momento para afirmar que encontramos los primeros antecesores auténticos de la bicicleta. Como siempre lo nuevo genera el rechazo, el obrero Lallement, primero en circular por la calle, es desmontado a pedradas por la chiquillería y encarcelado por escándalo público.
Los hermanos Michaux, carreteros e inventores, fijan pedales a la rueda anterior en 1860, eliminando la necesidad de empujar el velocípedo apoyando los pies en el suelo; no obstante, el impulso directo sobre la rueda limitaba la velocidad del aparato, motivo por el cual para aumentarla, se empieza a agrandar la rueda delantera motriz con diversos bocetos lanzados por Clément y Hillman, surgiendo la Gran Bi aún lenta, inestable y con problemas técnicos derivados de la confección de los radios de la enorme rueda. Observando la evolución que ha tenido en nuestro planeta, es probable, que en otros ambientes estelares, las formas plasmadas en los croquis y que adopten los constructores tendrían que acomodarse a las características propias de esos lugares, no existiría un modelo de bicicleta sino múltiples concreciones según las condiciones ambientales y ecológicas.
En rápida sucesión se acumulan las mejoras: en 1864 James Slater fabrica la cadena de transmisión; Starley en el período 1870-1874 dota a las ruedas de radios de alambre e inventa un vehículo con un solitario pedal que se maniobra de costado, especialmente para mujeres, ligado al rechazo que generaba en mentes puritanas la forma de montar y el enseñar las piernas en el pedaleo; en 1879/80 Lawson y Renold logran la transmisión por cadena, plato y piñón. Para 1885 los modelos de Rudge (apenas 10 kilos de peso) y Starley son ya bicicletas modernas; ese mismo año Daimler y Benz aportan el ciclomotor; en 1890 Dunlop agrega los neumáticos; en 1894 llegan los frenos de disco y en 1899 los tensores de cambio y la rueda libre. Los mínimos progresos posteriores están probablemente ligados a su sobresaliente eficiencia e inusitada sencillez, y a que su simplicidad permitió una racionalización de las técnicas de producción industrial masiva basadas en esas características. Sin embargo, mejoras como nuevos materiales para los cuadros, cascos protectores, llantas reflectantes que permiten reconocer a los ciclistas con mayor facilidad en la oscuridad, no son desdeñables. Habría que considerar el extraño modelo y combustible propulsor propuesto por Paul Anderson en A BICYCLE BUILT FOR BREW para ampliar nuestros criterios e incorporar otras tecnologías.
Algo interesante:
Cada segundo, más de 10.000 estímulos sensoriales nos asaltan incesantemente; cuando intentamos aprender a manejar (bastan tres días y un par de caídas) y conducir una bicicleta diestramente por las calles (montarla adecuadamente requiere un mínimo de dos años) su número se multiplica y debemos seleccionar deliberadamente algunos e intuitivamente otros para recrear en nuestro cerebro y sistema nervioso una imagen del mundo en movimiento que no corresponde a la del desplazamiento a pie (forma natural), cabalgar (relación con otro ser vivo mediada por su apetencia y volición) o viajar en automóvil (encerrado en una máquina), y que sin embargo se graba indeleblemente suceda lo que suceda (un amnésico no olvida como se utiliza una bicicleta) consiguiendo ser tan real como cualquiera de las otras acciones locomotrices, a pesar -o gracias- al especial papel que juega el equilibrio en su control. Debemos recordar que la característica más importante de la bicicleta es la forma como se adapta a quien la utiliza, desde el tamaño (5 milímetros pueden afectar drásticamente la comodidad y el rendimiento) hasta la altura del sillín y su ángulo respecto al cuadro pasando por el ancho del manillar, que de ser adecuados evitan desgarramientos musculares, dolores lumbares o daños en las articulaciones.
La bicicleta es un medio de transporte de gran beneficio energético (un estudio estadounidense estableció que para recorrer 1 kilómetro se queman 35 calorías, mientras que el motor de un automóvil consume 1860 calorías), además el rendimiento de los músculos de los muslos (la masa muscular más potente del cuerpo) en el pedaleo es alto, porque ajustamos permanente e intuitivamente la potencia y ritmo de nuestro esfuerzo con la fuerza del viento, la resistencia del aire, la pendiente que cruzamos y el efecto de la gravedad, el tipo de terreno que atravesamos y los rozamientos que se derivan. Si dejamos de lado las cuestas y las competencias, en las cuales cuenta el peso para vencer la gravedad e imprimir bruscas aceleraciones, en general el ciclista permanece siempre a la misma altura cuando transita por terrenos llanos a velocidad constante, por lo cual no realiza movimientos inútiles que le obliguen a impulsarse superfluamente.
Norman Spinrad en LA CANCIÓN DE LAS ESTRELLAS lleva a su máxima expresión una tecnología limpia bajo los principios de la ecología y nos presenta tras una catástrofe nuclear a la civilización de Aquaria basada en la potencia del músculo, el sol, el viento y el agua, donde los cielos son cruzados por águilas de helio impulsadas por pedales y células solares y los caminos son recorridos por velociclos de diverso tipo, mezcla de velero y bicicleta.
El rozamiento contra el suelo depende, en lo fundamental, del diámetro de las ruedas, el tipo de neumáticos y su presión y elasticidad, pero que resulta despreciable si lo comparamos con el desgaste de energía que significa vencer la resistencia del aire. De acuerdo con las mediciones efectuadas sobre los corredores de competencias, para rodar a 50 kilómetros por hora se requiere consumir 600 vatios de energía, repartidos así: 200 para derrotar la resistencia del aire sobre la máquina, 350 para abatir la resistencia del aire ejercida sobre el ciclista y 50 destinados a vencer a los distintos rozamientos (cojinetes, suelo). Las conductores de bicicletas de la mortífera CARRERA DE SEIS DÍAS de HECHO A LA MEDIDA que están equipadas con lanzas y manguales para derribar a sus contrincantes, tendrían que incluir la energía de sus ataques y sus desplazamientos de escape y persecución a los guarismos antes señalados para lograr un eficiente desempeño.
El mantenimiento de la estabilidad del conjunto persona-máquina, sea en línea recta o en curva, depende de una armoniosa relación basada en las reacciones instintivas o reflejas ejecutadas por el ciclista ante los movimientos de la bicicleta, al girar nos inclinamos hacia el interior de la curva que describimos y nos sometemos, tanto al peso de nuestro propio cuerpo como a la fuerza centrífuga, y debemos contrarrestar intuitivamente tales impulsos si queremos mantenernos encima de ella, Jones por un lado ,Timoshenko y Young por otro han investigado más científicamente a la bicicleta pero sin contribuir significativamente a desvelar sus incógnitas.
La adquisición de reflejos adecuados y su dominio por parte del ciclista, alcanzados en un proceso lúdico, placentero y simultáneamente radical e inconsciente, continúa siendo imprescindible para mantenerse encima del sillín, y por ahora no existe ningún indicio de su reemplazo por alguna panacea metodológica (por eso no existen manuales de cómo aprender a montar en bicicleta). Concluiré recordando que cuando más inestable es una bicicleta más manejable resulta, fundiendo en su práctica la percepción intuitiva y el azar creador, para entregarnos ese fascinante misterio que emana de su magia inexplicable, tal y como ocurre con la ciencia-ficción.
¿Qué tiene que ver Isaac Newton con las bicicletas? ¿Hay una explicación científica detrás de la temida 'pájara' del ciclista? Y, sobre todo, ¿es posible formular las leyes del movimiento montado en bici? Sigue leyendo para averiguar qué fenómenos físicos se esconden detrás de una sencilla bicicleta
¡¡RING, RING!!
Casi todo el mundo sabe montar en bici, pero ¿realmente es tan fácil como pensamos? Aunque el ciclista experimentado es capaz de evadirse de cualquier concepto mecánico o físico para concentrarse en los baches de la carretera, silbar su canción favorita o esquivar un colectivo, el primer reto es mantener el equilibrio. Los científicos nos recuerdan la unión de fenómenos que actúan sobre una de las máquinas más perfectas que existen: la bicicleta.
¿CÓMO CONSEGUIMOS MANTENER EL EQUILIBRIO?
Albert Einstein afirmó que la vida es como montar en bici: para conservar el equilibrio hay que mantenerse en movimiento. No podía tener más razón. En primer lugar, solo disponemos de dos puntos de apoyo, las ruedas. A cero kilómetros por hora, la bici se inclina y nos damos de bruces en el asfalto. Sin embargo, un buen ritmo garantiza un trayecto sin incidentes, incluso con las manos metidas en los bolsillos.
La clave está en el movimiento. Si consultas tu viejo libro de Física comprobarás que montar en bici equivale a un repaso por algunos conceptos básicos, como velocidades lineales, energía cinética y potencial gravitatoria. Para mantener el equilibrio, por ejemplo, necesitamos recurrir al ‘momento angular’ o momento cinético. Este milagro de la física tiene dos características: magnitud y dirección. Por magnitud entendemos la fuerza generada por el movimiento giratorio de las ruedas. Cuando se mueven para ganarle la batalla a la fuerza gravitacional, avanzamos sin caernos. A mayor velocidad, mayor es el momento angular. De ahí que sea más difícil perder el equilibrio cuando aceleramos que cuando reducimos la velocidad. Para entenderlo un poco mejor, pensemos en una peonza: se mantiene vertical, aunque esté apoyada en una superficie muy pequeña, simplemente porque se mueve.
¿QUÉ TIENE QUE VER NEWTON CON LAS BICICLETAS?
Aunque a Newton siempre le interesaron más las manzanas que las bicicletas (hasta finales del siglo XIX no se populariza el uso de este vehículo), sus célebres leyes del Movimiento describen a la perfección la dinámica de la bicicleta. Recordemos su primera ley: “Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o movimiento rectilíneo y uniforme, a menos que actúe sobre él una acción o causa externa llamada fuerza”. Por eso, en una carretera llana, el ciclista avanza sin necesidad de darle a los pedales. Evidentemente, todavía hay que solucionar el problema de la fricción de los neumáticos sobre el pavimento. La segunda ley de Newton asegura que “la fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración”. Esto quiere decir que para una misma fuerza, la aceleración será mayor cuanto menor sea la masa del tándem bicicleta-ciclista. De ahí la legendaria delgadez de los ciclistas y la preocupación por introducir materiales cada vez más ligeros en las bicicletas, como la fibra de carbono. La tercera ley, acción-reacción, resume el contradictorio aunque necesario juego de energías puestas en marcha por este ingenio. Cuando damos a los pedales, la fuerza llega a la rueda trasera, que a su vez ejerce sobre el suelo una fuerza de acción. La reacción del pavimento es devolver una fuerza sobre la rueda trasera, de igual dirección pero de sentido opuesto. Es decir, siempre hacia delante.
CIENTÍFICOS SOBRE DOS RUEDAS
Solo a Leonardo da Vinci se le pudo ocurrir dibujar una bicicleta cuatro siglos antes de que se popularizara su uso. Curiosamente, la imagen que aparece en su obra ‘Codex Atlanticus’ recuerda mucho a las actuales. Además de líneas modernas, aparece perfectamente trazada una cadena impulsada por pedales. Pero en 1490 el mundo todavía era joven para soñar con bicicletas. En la Exposición Universal de París de 1889 es descrita como ‘el hada mecánica que multiplica los poderes del hombre’. Unos años después, los Curie parten de luna de miel en bicicleta. Albert Einstein también era aficionado a darle a los pedales. Una práctica inteligente, teniendo en cuenta que montar en bici provoca que nuestro cerebro se oxigene más y el cuerpo genere endorfinas.
Gracias, por su atención y a La Fabricicleta por el espacio, José Luis Guerrero.
No hay comentarios:
Publicar un comentario