Fisica

Conexión causal
Una mirada física al regalo navideño estrella: La bicicleta
Posted in Aplicaciones de Fisica, Curiosidades by Felipe Veloso on diciembre 26, 2011
Debido a la celebración de la Navidad (o al cumpleaños de Newton para otros), quise escribir un post mucho más simple (en términos de física) y volver a la querida física clásica para relajarnos un poco de tantos neutrinos o bosonesque nos han mantenido (justificadamente) atentos a las noticias científicas. Bueno, como costumbre la casa se llena de regalos, en especial para los niños. Y aunque los comerciantes intenten crear el juego más novedoso para vender, el regalo estrella para las navidades es (y me parece a mi que siempre será) la querida bicicleta. Casi todos recordamos con cariño nuestras bicicletas de infancia;asi que me pareció correcto para la ocasión hablar de algo de la física detrás de la querida bicicleta.
Al aprender a andar en bicicleta, lo primero que debemos hacer es chequear que las ruedas se encuentren correctamente infladas. Para esto, el fabricante recomienda una presión para cada bicicleta (~50psi para una Bicicleta de Montaña o ~90psi para una pistera) Debemos recordar que la presión sedefine como presión = fuerza/área Por lo tanto, una rueda que tenga menor área de contacto con el piso (como la pistera) debe tener una mayor presión para soportar al mismo “jinete”. En el caso de los autos, las ruedas se inflan a menor presión (~28-32 psi) y claramente soportan un mayor peso. Pero no hay que olvidar que el área de contacto con el piso es bastante mayor, por lo que la fuerza quesoportan es mayor.
El siguiente paso, es andar sin caerse. En este sentido, los conceptos claves son el momentum angular, el efecto conocido como “efecto giroscopio” y la fuerza centrípeta/centrífuga. Todos estos conceptos, dependen de la velocidad del cuerpo (o de la velocidad de las ruedas, que es básicamente lo mismo). Una mayor velocidad de las ruedas dará mayor estabilidad frente a pequeñas“perturbaciones” en el movimiento de las ruedas, lo que implica mayor estabilidad de la bicicleta en su conjunto. Por otro lado, al caerse lo que ocurre es que uno intentó doblar hacia un lado, pero de manera incorrecta. Al doblar, uno debe torcer el manubrio levemente o inclinar la bicicleta hacia un lado. En ambos casos, el ciclista describe una sección de circulo que es posible describir a partirde la fuerza centrípeta. Si el ciclista insiste en no describir el circulo apropiado para la velocidad que lleva, se caerá inevitablemente. Bueno… todo esto lo hemos aprendido la gran mayoría de nosotros de manera bastante experimental (mis rodillas en la infancia asi lo demostraban)
Luego, viene todo el tema de aprender a usar los cambios. Hay una serie de engranajes de distintos diámetros unidospor una cadena. Lo primero, es la cadena. La cadena cumple el rol clave de mantener las rapideces tangenciales (la rapidez del extremo del disco) de los discos delanteros y traseros iguales (ya que no se estira ni se comprime). Y aqui, el concepto de torque es clave. ¿Que es el torque? Es la magnitud física que hace girar los cuerpos (o detenerlos en el caso de que ya esten girando) y depende dela distancia al eje de giro y la fuerza que aplico en ese punto para hacer que un cuerpo gire. Por eso, cuando queremos abrir una puerta facilmente, aplicamos la fuerza lo más alejado posible de las bisagras (eje de giro) y asi aumentar el torque que nosotros aplicamos. Los pedales es lo mismo. El juego de discos delanteros tienen diametros distintos y para todos los que saben usarlos, saben quepara una subida se coloca el de menor diametro adelante y el de mayor diametro atras. Y para ir lo más rápido posible haciendo el menor esfuerzo, la idea es tener el de mayor diametro adelante y el de menor diametro atras. ¿Como se explica esto?.
Si queremos subir, necesitamos que la rueda de atrás haga el mayor torque posible para que ésta gire. Asi que debemos hacer que el disco trasero...