Un curs tècnic requereix bones habilitats en les corbes. Però, segons la física, fins a quin punt pots inclinar la teva bicicleta abans de tocar la coberta?
Els científics han estat desconcertants sobre què és el que fa que la bicicleta sigui equilibrada des dels dies de la vostra vella penny farthing. Molts experts van suggerir que aquests cèrcols giratoris fan que la bicicleta es comporti com un giroscopi, però no és tan senzill. Un grup d'enginyers de la Universitat de Nottingham va identificar 25 variables separades que afecten el moviment d'una bicicleta, citant que Una explicació senzilla no sembla possible perquè la inclinació i la direcció estan acoblades per una combinació d'efectes, inclosa la precessió giroscòpica, les forces laterals de reacció del sòl. a la roda davantera, punt de contacte amb el terra darrere de l'eix de direcció, reaccions de gravetat i inercia…'
El que se sap és que mentre una bicicleta es mogui a una velocitat d'uns 14 km/h (9 mph), pot romandre en posició vertical sense la presència d'un motorista. Però de nou, els científics no poden explicar per què.
En aquest context, introduïu la dimensió afegida d'un revolt i calcular l'angle que podeu inclinar-vos mentre feu una corba abans de tocar l'asf alt és clarament un assumpte complex. En les condicions adequades, és possible veure angles de 45°, però com arribem a aquest punt?
"Sabem que hi ha tres forces reals que actuen sobre la bicicleta i el ciclista", diu Rhett Allain, ciclista entusiasta i professor associat de física a la Southeastern Louisiana University als EUA.
‘Hi ha la força gravitatòria que empeny la bicicleta i el genet cap avall; hi ha la carretera que empeny cap amunt, que anomenem força "normal", i hi ha una força de fricció que empeny la bicicleta cap al centre del camí circular per on s'està movent.’
La força falsa
També hi ha força centrífuga."Això té un impacte, però és una força falsa", diu Allain. Molts físics argumenten que la força centrífuga no existeix i és simplement una manca de força centrípeta: una força d'atracció cap a dins que garanteix que la bicicleta es mogui en un cercle similar al que la gravetat tira cap a dins d'un satèl·lit per mantenir-lo en òrbita..
Es calcula mitjançant l'equació F=mv2/r, on F és la força centrípeta (Newtons), m és la massa de la bicicleta i del pilot (kg), v és velocitat (m/s) i r és el radi de la cantonada en metres.
"La física de fer un gir és que ho fas accelerant radialment cap a dins, que es redueix a la força centrípeta", diu David Wilson, professor emèrit d'enginyeria a l'Institut Tecnològic de Massachusetts.
‘La força ha de venir dels pneumàtics. La bicicleta s'ha d'inclinar perquè la combinació de la reacció del pneumàtic i la força radial estigui en línia amb la força resultant de la bicicleta més el ciclista.’
També clau per saber fins a quin punt pots inclinar-te és el coeficient de fricció, que és la relació entre la força de fricció entre dos cossos i la força aplicada sobre ells, en aquest cas, el pneumàtic i l'asf alt.
La majoria dels materials secs tenen valors de fricció entre 0,3 i 0,6, mentre que el cautxú en contacte amb l'asf alt pot produir una xifra d'entre un i dos. Quan les superfícies es mouen una respecte a l' altra, segons el ciclisme, aquesta xifra disminueix lleugerament.
Perquè la bicicleta es mantingui en posició vertical, la força lateral (centrípeta) ha de ser igual al coeficient de fricció, i aquesta xifra pot ser sorprenentment gran. Per exemple, un ciclista de 70 kg amb una bicicleta de 10 kg que accelera a 20 mph al voltant d'una corba amb un radi de 20 m experimenta una força centrípeta de 316 Newtons.
Aquesta força l'han de generar els pneumàtics, i si la força no existís, la bicicleta i el pilot simplement seguirien en línia recta.
Usant alguns càlculs trigonomètrics impressionants que omplirien tot un llibre, el coeficient de fricció és igual a la funció tangent de l'angle d'inclinació màxim.
"La roda relliscarà quan se superi el coeficient de fricció", diu Marco Arkesteijn, professor de ciències de l'esport a la Universitat d'Aberystwyth. "Això pot ser degut a l'augment de la força de fricció [a causa de l'estrènyer la línia a través d'una cantonada, per exemple] o a la disminució de la força normal [a causa, per exemple, d'una depressió a la carretera].'
El coeficient de fricció també pot canviar a causa d'un canvi de superfície. És per això que fer corbes en una línia blanca pot ser perillós. "Això és especialment cert en aigua humida", diu Arkesteijn. "La pintura és menys porosa, de manera que l'aigua no es dispersa."
Pes del genet
Per complicar encara més les coses és la qüestió del pes del pilot. "En termes de física, els nois més petits haurien de poder inclinar-se més", diu Arkesteijn. "També solen ser més àgils, cosa que ajuda."
Allain no és tan definitiu, cosa que suggereix que, tot i que el pes del ciclista importa una "poca", és més important el centre de massa del ciclista més la bicicleta.
"En última instància, aquest és el factor més important", diu. Els genets més pesats acostumen a ser genets més alts, especialment al pelotó professional, el que significa que les mides del quadre són més grans i el seu centre de massa és més alt. També cal tenir en compte les condicions de la carretera. Si esteu al límit, un cop a la carretera pot provocar una pèrdua de tracció i una caiguda.
Les carreteres del Regne Unit són de vegades més adherents que les dels nostres cosins europeus continentals perquè són més poroses per absorbir la pluja i evitar una superfície relliscosa. Per això les nostres carreteres són més gruixudes. Però sovint són més accidentats i en pitjor estat a causa dels danys per gelades, per això anar en bicicleta i conduir a França és una alegria absoluta quan està sec.
Després de tot això, quin és l'angle d'inclinació màxim? Per al professor de mecànica i enginyeria Jim Papadopoulos, això no es pot respondre fins que incorporeu un darrer factor: la pista.
Aquesta és una línia imaginària que es projecta pel tub de direcció fins a terra. Si aquest punt es troba davant del punt de contacte de la roda amb el terra, es considera "positiu" i és més estable. Darrere i és més probable que la bicicleta es bolqui. El camí es redueix com més t'inclines.
"Els ciclistes tendeixen a romandre a la regió positiva del sender i no superen els 45° de inclinació", diu. “Acostuma a ser menys, tot i que quan el gir és superior a 5 m de radi, pots arribar als 45°. Això es deu al fet que el sender es converteix en un problema menys; després tornem al tema de la tracció.’
Així que 45° és possible en un gir ràpid, ample i amb bona superfície, però amb tantes variables en joc, malauradament, no hi ha una resposta definitiva. Fins on pots inclinar-te és un cas de prova i d'error (esperem que no sigui massa dolorós).
