El equipo, compuesto por investigadores de la Universidad Técnica de Delft (TU Delft, Países Bajos) y la Universidad Cornell (Estados Unidos), estudió la razón por la que una bicicleta mantiene la estabilidad una vez superada cierta velocidad.
Una bicicleta, a una determinada velocidad, gana estabilidad y es posible inclinarla hacia los lados sin hacerla caer. Hasta ahora se pensaba que su estabilidad se debía a dos factores: por un lado la rotación de las ruedas de la bicicleta, que generarían un efecto giroscópico, y por otro el avance de la dirección, la distancia que existe en el plano horizontal entre los puntos de corte del eje vertical de la rueda delantera y la prolongación del eje de dirección.
Los descubrimientos realizados ahora, publicados en la revista Science, restan peso a esta teoría.
«Sabemos desde hace años que la explicación más extendida para justificar la estabilidad de la bicicleta era demasiado simple», indicó el Dr. Arend Schab de la Facultad 3mE de la TU Delft. «Los efectos giroscópicos y el avance de la dirección ayudan, pero no son esenciales en su estabilidad.»
El Dr. Schwab y su equipo utilizaron un modelo matemático de unos 25 parámetros físicos desarrollados para un estudio anterior. Este modelo es capaz de anticipar con precisión la velocidad a la que determinado tipo de bicicleta será estable.
Partiendo de ese trabajo, el equipo diseñó y construyó una bicicleta para demostrar de forma experimental que los efectos giroscópicos y de avance de la dirección no son necesarios para la estabilidad de una bicicleta una vez superada una velocidad determinada.
«En el artículo publicado en Science hemos mostrado tanto de forma teórica como experimental que nuestros datos son correctos», aseguró el Dr. Schwab.
La bicicleta denominada «Two Mass Skate» desarrollada posee ruedas pequeñas y contrarrotatorias, que no ejercen un efecto giroscópico, y un pequeño avance de dirección negativo. El punto de contacto de la rueda delantera está ligeramente por delante del eje del manillar y aún así la bicicleta conserva la estabilidad.
«No fue sencillo», reconoció Jodi Kooijman, doctorando y encargado de gran parte del trabajo experimental. «El primer prototipo no funcionó y casi habíamos abandonado toda esperanza tras varios intentos iterativos, cuando de repente logramos mostrar la estabilidad. Es necesario tener en cuenta la superficie del suelo, por ejemplo, que debe poseer un grado concreto de dureza y aspereza.»
Tras probar su teoría mediante una serie de experimentos, el Dr. Schwab explica las implicaciones teóricas del estudio. «Hemos demostrado que la distribución de la masa es también importante para la estabilidad, en concreto la ubicación del centro de masas del mecanismo de dirección de la bicicleta.»
Dicho de otro modo, para que una bicicleta sea estable, el mecanismo de dirección ha de ser inestable. Si la bici cae dicho mecanismo debe caer con mayor rapidez.
Estos descubrimientos serán de interés para los fabricantes de bicicletas. Aunque el diseño de la bicicleta ha cambiado poco desde finales del siglo XIX, estos nuevos descubrimientos podrían contribuir a introducir nuevas modificaciones en distintos tipos de bicicletas como las plegables y las de carga.
Una bicicleta, a una determinada velocidad, gana estabilidad y es posible inclinarla hacia los lados sin hacerla caer. Hasta ahora se pensaba que su estabilidad se debía a dos factores: por un lado la rotación de las ruedas de la bicicleta, que generarían un efecto giroscópico, y por otro el avance de la dirección, la distancia que existe en el plano horizontal entre los puntos de corte del eje vertical de la rueda delantera y la prolongación del eje de dirección.
Los descubrimientos realizados ahora, publicados en la revista Science, restan peso a esta teoría.
«Sabemos desde hace años que la explicación más extendida para justificar la estabilidad de la bicicleta era demasiado simple», indicó el Dr. Arend Schab de la Facultad 3mE de la TU Delft. «Los efectos giroscópicos y el avance de la dirección ayudan, pero no son esenciales en su estabilidad.»
El Dr. Schwab y su equipo utilizaron un modelo matemático de unos 25 parámetros físicos desarrollados para un estudio anterior. Este modelo es capaz de anticipar con precisión la velocidad a la que determinado tipo de bicicleta será estable.
Partiendo de ese trabajo, el equipo diseñó y construyó una bicicleta para demostrar de forma experimental que los efectos giroscópicos y de avance de la dirección no son necesarios para la estabilidad de una bicicleta una vez superada una velocidad determinada.
«En el artículo publicado en Science hemos mostrado tanto de forma teórica como experimental que nuestros datos son correctos», aseguró el Dr. Schwab.
La bicicleta denominada «Two Mass Skate» desarrollada posee ruedas pequeñas y contrarrotatorias, que no ejercen un efecto giroscópico, y un pequeño avance de dirección negativo. El punto de contacto de la rueda delantera está ligeramente por delante del eje del manillar y aún así la bicicleta conserva la estabilidad.
«No fue sencillo», reconoció Jodi Kooijman, doctorando y encargado de gran parte del trabajo experimental. «El primer prototipo no funcionó y casi habíamos abandonado toda esperanza tras varios intentos iterativos, cuando de repente logramos mostrar la estabilidad. Es necesario tener en cuenta la superficie del suelo, por ejemplo, que debe poseer un grado concreto de dureza y aspereza.»
Tras probar su teoría mediante una serie de experimentos, el Dr. Schwab explica las implicaciones teóricas del estudio. «Hemos demostrado que la distribución de la masa es también importante para la estabilidad, en concreto la ubicación del centro de masas del mecanismo de dirección de la bicicleta.»
Dicho de otro modo, para que una bicicleta sea estable, el mecanismo de dirección ha de ser inestable. Si la bici cae dicho mecanismo debe caer con mayor rapidez.
Estos descubrimientos serán de interés para los fabricantes de bicicletas. Aunque el diseño de la bicicleta ha cambiado poco desde finales del siglo XIX, estos nuevos descubrimientos podrían contribuir a introducir nuevas modificaciones en distintos tipos de bicicletas como las plegables y las de carga.
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