BICICLETAS AUTOBALANCEADAS / Rueda giroscópica / Nueva forma de
Contenidos
Los efectos giroscópicos son uno de los pocos principios de la física que no me resultan intuitivos. Los he estudiado y utilizado durante décadas, pero cuando hago girar una rueda de bicicleta sujetándola por el eje, nunca estoy seguro de hacia qué lado los efectos giroscópicos van a torcer la rueda, hasta que lo pruebo con mis propias manos y veo hacia qué lado se mueven las cosas.
Este es un breve resumen de los tres efectos giroscópicos separados que afectan a las bicicletas (que escribí en parte para ayudarme a recordar). No trata de otras dinámicas muy importantes de las bicicletas, incluyendo los diversos momentos polares de interferencia (balanceo, guiñada, cabeceo) que entran en juego cuando una bicicleta está llevando a cabo un giro.
He utilizado un ejemplo de una bicicleta girando a la izquierda, así que esto debería tener más sentido que una página de ecuaciones o tener que meterse hasta el pecho en la jerga de la física ambidiestra. Si me animo lo suficiente, puede que intente hacer algunos diagramas para todos nosotros.
Al girar el manillar en dirección contraria al giro, hacia la derecha, se crea un efecto giroscópico de la rueda delantera que gira tratando de inclinarse hacia la izquierda. (Eso es bueno, el efecto giroscópico nos ayuda a conseguir lo que queremos).
Pareja giroscópica reactiva en bicicleta
Todos utilizamos la dirección contraria para girar, seamos o no conscientes de ello. La física de la dirección de una motocicleta es bastante complicada y, sin embargo, el cerebro humano se las arregla para hacer frente a todas las fuerzas implicadas casi sin esfuerzo y aprende de la experiencia.
La descripción más básica de la dirección contraria es «empujar a la derecha, ir a la derecha» o «empujar a la izquierda, ir a la izquierda», donde el piloto ejerce una presión hacia delante (no hacia abajo) en el manillar en la dirección que desea girar. Esto es muy poco intuitivo, ya que se trata de dirigir la moto en la dirección equivocada.
Para girar una motocicleta a velocidades superiores a los 15 km/h, la máquina debe inclinarse en la dirección del giro y la mayoría de nosotros estamos bastante satisfechos con esta situación. La motocicleta, en cambio, lo que quiere es sentarse y continuar en línea recta. Esto puede demostrarse cuando se retira al piloto de una máquina en movimiento; la moto se agitará un poco antes de estabilizarse y continuará, erguida, en línea recta hasta que algún otro factor físico la detenga. Esto se debe a que las distintas fuerzas implicadas primero luchan entre sí y luego encuentran un punto de equilibrio y estabilizan la moto, en posición vertical y en línea recta. Este diseño autocorrectivo está integrado en la geometría de la dirección de todas las motocicletas (o bicicletas de empuje).
E
Este artículo se publicó en 1973, 3 años después del artículo de Jones en Physics Today, así que no hay excusa. Si Higbie no lo descubrió, los editores del American Journal of Physics deberían haberlo hecho. Su actual declaración de política editorial incluye
El hecho curioso que descubrió es que es necesario para contravirar su motocicleta de 650 cc, y el resto del artículo está dedicado a explicar qué es el contraviraje y cómo funciona la precesión giroscópica. No se menciona ningún otro fenómeno.
Así, sin ni siquiera hacer un cálculo o un experimento físico controlado, afirma que la precesión giroscópica es la forma y el motivo por el que las motos grandes, como la suya de 650 cc, se contravuelven, e incluso llega a llamarlo giro giroscópico. Esto implica que los vehículos de una sola vía sin ruedas giratorias no pueden o no hacen el contraviraje. ¿Cómo propone que tales vehículos generen el momento de balanceo necesario para negociar un giro?
Bueno, si Higbie hubiera hecho un poco de matemáticas después de su emocionante paseo y antes de soltar su manuscrito, habría descubierto que el efecto giroscópico hace una pequeña contribución al momento total de balanceo que es rápidamente abrumado por la contribución de la aceleración lateral de los parches de contacto de los neumáticos y luego por la contribución de la gravedad que actúa sobre el centro de masa que ya no está sobre los parches de contacto.
Vídeo del giroscopio de la moto GoPro Estilo Moto GP
El problema de las motocicletas es que incluso las más ligeras son muy pesadas y eso significa que mantenerlas en posición vertical, especialmente si eres un piloto novato, no sólo puede ser difícil, sino también intimidante. Según Cycle World, Harley ha presentado una solicitud de patente para un tipo de giroscopio que funcionaría a velocidades muy bajas para mantener la moto en posición vertical y hacerla más fácil de levantar cuando se caiga.
La mejor parte es que todo este asunto del giroscopio está diseñado para encajar dentro del top case ya existente de Harley, por lo que no es necesario construirlo en la motocicleta – algo que aumentaría el coste y la complejidad – y que también significa que se puede quitar una vez que te sientas más cómodo con tu motocicleta. Como todos los giroscopios, éste funciona utilizando un motor eléctrico para hacer girar un peso pesado a gran velocidad (entre 10.000 y 20.000 rpm), y ese movimiento imparte un efecto estabilizador en la motocicleta a bajas velocidades. El giroscopio se desconectaría a velocidades superiores a cinco kilómetros por hora porque, a medida que se empieza a ir más rápido, las ruedas de la moto empiezan a ofrecer su propio efecto estabilizador giroscópico. Siempre que se disponga de una fuente de alimentación y de una forma de que la unidad detecte la velocidad del vehículo, funcionaría. Ahora bien, es difícil decir con exactitud el precio de venta de algo así, pero si viene de Harley, esperamos que no sea especialmente barato, si es que llega al mercado.Leer más: El mejor equipo esencial para tu kit de emergencia de moto
Relacionados
Te invito a visitar mi blog, encontrarás diversas curiosidades sobre mi afición a los vehículos.