De moment, la ciència no pot donar una resposta definitiva. Però s'està apropant…
Anar en bicicleta. És com anar en bicicleta, oi? Bé, no si sou el professor de la Universitat de Cornell Andy Ruina.
Ell, juntament amb els coautors Jim Papadopoulos, Arend Schwab, Jodi Kooijman i Jaap Meijaard, ha escrit un article titulat A Bicycle Can Be Self-Stable Without Gyroscopic or Castor Effects que suggereix que les condicions anteriorment citades per a l'estabilitat no ho fan. expliquen prou –i ni tan sols són necessaris– el fenomen de la bicicleta autoestable.
‘És una cosa notable que la gent pugui quedar-se en bicicleta. Però una de les coses més sorprenents de les bicicletes és que es poden equilibrar , diu Ruina.
Donant l'exemple de la famosa escena de la pel·lícula Jour de Fête de Jacques Tati de 1949, on el carter despistat François persegueix el seu corcel fugitiu mentre serpenteja sense genet per una carretera rural, Ruina i els seus companys científics es van dedicar a explorar la saviesa convencional que dues condicions necessàries perquè una bicicleta es mantingués en posició vertical eren el parell giroscòpic de gir de les rodes o el rastre de les rodes de la roda davantera.
«Només pots mantenir una bicicleta dreta quan està en moviment», diu la Ruina. 'El que és sabut és que la direcció et dóna equilibri. Ho podem mostrar si bloquegem la direcció en una bicicleta sense pilot, l'empenyem i després la deixem anar. La bicicleta caurà ràpidament de la mateixa manera que cau quan està parada.’
Ruina compara l'efecte amb l'equilibri d'una escombra a la mà. Quan l'escombra vertical comença a inclinar-se cap a l'esquerra, l'equilibrador també mou la mà cap a l'esquerra, tornant la part inferior de l'escombra per sota de la part superior que cau, recuperant així l'equilibri. Però traient el pilot fora de l'equació, per què passa això amb una bicicleta?
‘La gent pensa naturalment que si alguna cosa gira ràpidament es torna rígida a causa de l'efecte giroscòpic, de manera que quan la gires, vol girar cap a l' altra banda. Aquesta és una explicació habitual. L' altre és que una bicicleta es comporta com una rodeta en un carro de la compra.
Punt de contacte
La gent assumeix que el punt real de contacte amb el terra de la roda davantera es troba davant de l'eix de direcció a causa de l'angle del cap i de la forquilla. Però en realitat la roda entra en contacte amb el terra just darrere d'aquest eix.’
El resultat és que, com una roda que es pot moure 360° al voltant d'un eix vertical (imagineu que els vostres auriculars són el coixinet de la roda i el vostre centre és el seu eix), la vostra roda davantera "segueix" el vostre manillar. Així, com un carro de la compra, empeny la bicicleta cap endavant i la roda davantera necessàriament s'enfonsa i s'enfila per darrere de la direcció de la marxa.
No obstant això, els càlculs dels investigadors van demostrar que ni l'efecte giroscòpic ni l'efecte de les rodes són realment responsables de la propensió d'una bicicleta a dirigir-se i autoestabilitzar-se.
Per demostrar-ho, Ruina i el seu equip van construir el que anomenen el "Two Mass Skate" (TMS). Semblant a un patinet plegable, el TMS té les mateixes propietats que una bicicleta: dues rodes i una secció de massa davantera i posterior connectades per una frontissa (és a dir, els auriculars), però està fet de tal manera que no ho és. propens als efectes giroscòpics o de rodes.
Per aconseguir-ho, dues petites rodes en contacte amb el terra, cadascuna amb una roda tàctil i, per tant, contra-rotativa d'igual massa a la part superior, que anul·la qualsevol efecte giroscòpic amb moviment oposat (les rodes del TMS funcionen més com patins). I el punt de contacte de la roda davantera es troba per davant de l'eix de direcció, no darrere com amb una roda.
Quan s'empeny i es deixa anar, aquesta "bicicleta" sense rodes i sense sender es manté en posició vertical, fins i tot es corregeix quan es colpeja des del costat.
Això demostra, per tant, que una altra cosa, a part dels efectes giroscòpics o de rodes, ha de ser responsable de la tendència d'una bicicleta a autoestabilitzar-se dirigint-se sota ella mateixa. Per explicar-ho, els investigadors plantegen que la distribució de la massa, especialment al conjunt de la direcció, és clau.
Tornant a l'exemple de l'escombra, Ruina suggereix: "El TMS té una massa que es troba davant de l'eix de direcció i una massa al marc". Quan cau la part davantera d'una bicicleta, cau més ràpid, de la mateixa manera que si equilibres un llapis a la mà caurà més ràpid que una escombra.
Així que la massa davantera cau més ràpid que la massa posterior, però estan connectades entre si per l'eix de direcció. Per tant, en un intent de caure més ràpid, l'extrem davanter provoca la direcció i torna la bicicleta sota ella mateixa.’
Ruina assenyala que això encara no resol la qüestió de l'estabilitat d'una bicicleta, sobretot pel que fa a una bicicleta sense conductor. Però el que fa és plantejar preguntes noves sobre com ens mantenim dretes en una bicicleta, que algun dia podria provocar canvis fonamentals en el disseny.
Com diuen els investigadors: "Aquests resultats insinuen que el procés evolutiu que ha donat lloc als dissenys de bicicletes actuals comuns potser encara no ha explorat regions potencialment útils en l'espai de disseny". Així doncs.
