¿Por qué mantenemos el equilibrio en una bicicleta?
ciencia cotidiana
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Fue en 1818, hace más de doscientos años, cuando el alemán Karl von Drais, patentó su Laufsmachine, un aparato de dos ruedas que podía girarse con unas manillas y que se movía gracias al impulso de los pies. Durante mucho tiempo esta primitiva bicicleta ... fue conocida, simplemente, como velocípedo.
La bicicleta, lo miremos por donde lo miremos, se basa en las leyes de la física. Con el permiso de los académicos de la lengua española podríamos definirla como una máquina que sigue todos los capítulos de un libro de física. En ella conceptos como el peso, el rozamiento, la energía cinética y potencial gravitatoria, el trabajo, la potencia y las velocidades lineales y angulares son básicos para mantener su estabilidad.
Desde hace más de 150 años los físicos están dando vueltas a la bicicleta para ganar estabilidad. En su búsqueda permanente de modelos más aerodinámicos no se cansan de analizar tres parámetros básicos: la geometría en general, la distancia entre los ejes y el ángulo que forma la horquilla respeto al cuadro.
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Hace ya más de una década, en el año 2007, un grupo de científicos de la Universidad Tecnológica de Delft publicaron un artículo en 'Proceedings of the Royal Society' en que explicaban el modelo de maniobrabilidad y estabilidad de la bicicleta en base a veinticinco factores diferentes.
En sus conclusiones defendían que la velocidad ideal, para que una bicicleta sea lo más estable posible, está en torno a 14-20 kilómetros a la hora, por encima aumenta la posibilidad de volcar y por debajo disminuye la estabilidad.
La clave está en el 'trail'
Todos hemos comprobado la dificultad que entraña mantener la línea recta con una bicicleta y que cuando se nos inclina hacia la derecha bastará que nosotros hagamos lo propio hacia ese lado para que las ruedas queden justo debajo de nosotros y reorientemos la trayectoria. Este bamboleo, también lo sabemos, es mucho más visible en los principiantes, especialmente en los niños, y pasa prácticamente inadvertido en un ciclista avezado.
La experiencia también nos demuestra que cuando queremos girar tenemos que hacer un fenómeno contraintuitivo, es decir, que si pretendemos ir a la izquierda lo que hacemos es mover levemente el manillar a la derecha para provocar una inclinación a la izquierda que, finalmente, nos lleva donde queríamos. Este fenómeno fue observado por vez primera a finales del siglo XIX por el ingeniero William Rankine.
Otro aspecto importante para mantener el equilibrio es el diseño de la bicicleta. A través del método de ensayo y error se ha llegado a la conclusión de que la columna de dirección –la horquilla- debe estar inclinada.
La horquilla es la pieza doble que sostiene la rueda delantera y que se conecta con el manillar, debe estar situada de forma que la rueda frontal entre en contacto con el suelo en un punto que se encuentre ligeramente por detrás. La distancia entre esos dos puntos es lo que se conoce como «trail», el cual es un factor clave para dar estabilidad a la bicicleta cuando montamos sin manos o cuando nos inclinamos sobre la bicicleta.
Los investigadores también han comprobado que cuanto más grande sea el ángulo que forma la horquilla hacia adelante, más estable será la bicicleta cuando se desplace en línea recta, pero claro está, mayor será la complejidad para cambiar de dirección.
Poco protagonismo para el movimiento giroscópico
Un giroscopio es un dispositivo estabilizador. Básicamente se podría decir que es un conector que hace más difícil cambiar la orientación del objeto sobre el que actúa. El giroscopio es muy útil en navegación, en satélites, en entornos donde se requiere precisión o una cierta inmunidad frente a influencias externas.
Para realizar su función debe dispone de un elemento circular que se hace girar rápidamente. Mientras lo hace, y gracias al principio de la conservación del momento angular, impide que se produzcan cambios bruscos en el eje de giro.
Conociendo todo esto durante mucho tiempo se pensó, con buen criterio, que el movimiento giroscópico debía ser esencial para mantener el equilibrio en la bicicleta.
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Sin embargo, cuando se han realizado modelos de estudio para conocer su importancia la conclusión ha sido siempre la misma: no es una variable determinante, al menos en la bicicleta.
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