Por qué no se cae la moto al circular – las principales razones

A finales del siglo XIX, cuando se empezaron a utilizar las bicicletas, había que obtener una licencia para ellas. Se reunió un comité de reputación para enseñar la teoría y la práctica de la conducción, y para expedir las placas de matrícula. No se permitió la entrega del vehículo. La razón de la precaución se explica por el mayor riesgo que supone conducir un vehículo de dos ruedas. Una persona normal no puede entender por qué una bicicleta no se cae en movimiento. Sorprendentemente, ni siquiera los físicos que estudian el funcionamiento de los sistemas de ruedas pueden responder a esta sencilla pregunta de forma inequívoca.

Los análisis teóricos y los experimentos físicos han demostrado que el momento giroscópico y el recorrido positivo de la horquilla no son suficientes para la estabilidad de la bicicleta. Además de la dirección controlada, también existe la dirección automática. Además, la distribución de la carga desempeña un papel fundamental en el mantenimiento del equilibrio. Como puedes ver, con la larga vida de la moto, se siguen descubriendo y perfeccionando nuevas cualidades.

Por qué una bicicleta no se cae al rodar

Para explicar la facilidad de la tarea, se suele utilizar una metáfora: «es tan elemental como montar en bicicleta». De hecho, hay que evitar que los medios de transporte se caigan. Al principio se pensó que la bicicleta circulaba a expensas del ciclista. Una persona percibe la inclinación de la estructura, gira el manillar ligeramente en la dirección de la caída y nivela la marcha. Pero a alta velocidad, la moto gana en estabilidad y no se cae, incluso cuando se suelta el manillar. Más tarde, se formularon hipótesis sobre la acción giroscópica de la rueda delantera y la dirección. Pero resultó que las bicicletas no guiadas y los ciclistas robóticos tampoco se caen.

La pregunta principal sobre la causa de la estabilidad es: ¿qué causa la relación adecuada entre la inclinación y el giro? Existe una opinión generalmente aceptada: el efecto se produce como consecuencia del par de rotación (giroscópico) y del alcance positivo de la horquilla. La acción estabilizadora de la rueda delantera y la fuerza centrífuga provocada por la desviación del movimiento de una vía recta son factores necesarios para el equilibrio de la moto.

Desde el punto de vista físico

Los científicos han identificado el patrón que mantiene estables los vehículos de dos ruedas. La horquilla delantera es la protagonista. La disposición implica la inclinación del eje del manillar en relación con el suelo. El punto de intersección está delante de la línea de contacto de la rueda de la bicicleta con la carretera. Si el ángulo de la caña de timón se desvía del valor ajustado, se genera una fuerza de reacción que devuelve el transportador a su posición. Así es como la propia bicicleta ayuda a mantener el equilibrio.

Para realizar un giro, el piloto debe cambiar el centro de gravedad. Por ejemplo, cuando la moto está inclinada hacia la derecha, el eje delantero también está inclinado hacia la derecha y la rueda, al girar en el sentido de las agujas del reloj (vista desde abajo), transfiere parcialmente el par reactivo a la unidad de dirección. La fuerza centrífuga tiende a girar el volante hacia la derecha. Para realizar el giro, el ciclista se inclina hacia la izquierda, desviando la bicicleta y las ruedas hacia la derecha.

El segundo factor que se utiliza para la estabilidad del vehículo es la ganancia de velocidad al frenar y dirigir. La acción estabilizadora devuelve las ruedas a la posición correcta y evita que la bicicleta se caiga. Un ciclista experimentado utiliza sus manos en los puntos de montaje para dirigir 2-3 mm en la carretera.

Efecto giroscópico

La teoría del equilibrio se basa en un conocido fenómeno físico utilizado en el espacio, la aviación y la navegación marítima. La propiedad de un objeto en rotación de mantener su dirección de movimiento se llama fuerza giroscópica. La acción se ve cuando se conduce una bicicleta mientras está inclinada. Mientras las ruedas giran, el vehículo mantiene el equilibrio y nunca se cae. Por ejemplo, un helicóptero de yuletide o de niños sólo «funciona» cuando está girando. Para probar la hipótesis, los físicos crearon un diseño especial de bicicleta. Se instaló una rueda adicional en la parte delantera, que no tocaba el suelo y giraba en sentido contrario. El resultado del experimento sorprendió a los científicos. La moto se movía perfectamente y no se caía sin giroscopio.

Así, una vez confirmados los principales factores que influyen en la estabilidad de un vehículo de dos ruedas en movimiento, los científicos siguen discutiendo nuevas versiones.

Datos interesantes

V.A. Yakubovich

1. La teoría matemática que explica la estabilidad de una bicicleta en movimiento fue propuesta por el doctor en ciencias V.A. Yakubovich. El científico explicó por qué nunca se ha creado un robot autónomo que controle una bicicleta. La información sobre los ciclistas mecánicos que circulaba por Internet resultó ser falsa. Una mirada más atenta al cibernético reveló una serie de trucos. Los inventores colocaron pesos para aumentar la estabilidad de la estructura, bajaron el centro de gravedad y aceleraron la bicicleta de paseo a altas velocidades.

Los opositores al científico demuestran lo contrario. El robot aprende muy rápidamente. Esto se debe a la relativa sencillez de sus tareas: sólo hay que aprender a mantener el equilibrio. Tiene una capacidad que los humanos no tienen: reacciona instantáneamente y «mueve» el volante 5 veces por segundo.

2. Una bicicleta sin conductor puede dirigirse automáticamente para no caerse», afirman los científicos estadounidenses. Gracias a los cálculos de estabilidad linealizados, los investigadores han diseñado una bicicleta con ruedas adicionales que giran en sentido contrario y una postura negativa del manillar.
3. La visión de los psicólogos es diferente a la de los físicos. Las fuentes de energía de la moto están en la cabeza del piloto. El cerebro humano trabaja duro para evitar que nos caigamos. Es la mente subconsciente la que mantiene el equilibrio del ciclista.

Conclusión

Las pruebas respaldan la importancia del giroscopio y la ruedecilla para mantener la estabilidad de la bicicleta mientras se conduce. Pero no hay una explicación clara de por qué una moto no se cae cuando se monta. Es posible que haya una fuerza adicional, cuya comprensión está temporalmente fuera de los conocimientos actuales.