A bicicleta ainda é um mistério científico: aqui está o porquê

Por que uma bicicleta fica em pé enquanto se move, mesmo sem ciclista? Americano científico explica a longa busca pela resposta.

A bicicleta ainda é um mistério científico: aqui está o porquê

Uma bicicleta é surpreendentemente estável para um veículo vertical de duas rodas que precisa ser encostado na parede quando não está se movendo. Mas talvez a maior surpresa seja que não existe consenso sobre por que a moto é tão estável quanto é. Para um design tão simples, que quase qualquer pessoa pode entender, isso parece loucura. Afinal, vivemos em um mundo de carros autônomos e aviões de passageiros seguros. Certamente a bicicleta ainda não guarda nenhum mistério da física ou da engenharia.



No cerne do quebra-cabeça está algo que todos nós observamos. Se você empurra uma bicicleta sem ciclista, ela se equilibra, girando automaticamente para corrigir quaisquer oscilações, até que reduza a velocidade e finalmente caia de lado.

Existem duas teorias sobre como a bicicleta se mantém na posição vertical. Uma é a teoria giroscópica, em que a roda de fiar fornece estabilidade suficiente para impedir que a bicicleta caia. Você pode tentar fazer isso sozinho se tiver uma bicicleta em mãos. Remova uma roda (a dianteira é mais fácil e provavelmente mais limpa) e - segurando o eixo - gire. Agora, tente girar a roda movendo o eixo. Você verá que ele resiste a você. Agora, com a roda ainda girando, passe um dedo sob um lado do eixo e solte o outro lado. Magicamente, ele permanece lá, como se alguém invisível estivesse segurando o outro lado para cima.



Maico Amorim através da Unsplash



Por mais impressionante que seja, esse efeito não leva em consideração a capacidade de autoequilíbrio da bicicleta. Ao montar uma segunda roda que gira em sentido contrário à primeira, o efeito giroscópico pode ser cancelado. Em 1970, o escritor científico David Jones fez exatamente isso. Uma bicicleta que Jones construiu tinha uma roda de rotação contrária em sua extremidade dianteira, diz Americano científico , isso efetivamente cancelaria o efeito giroscópico. Mas ele teve poucos problemas em pilotá-lo com as mãos livres.

Jones propôs uma teoria alternativa, que veio a ser a segunda grande explicação para a capacidade de autoequilíbrio da bicicleta. A teoria do rodízio considera a roda da bicicleta como o rodízio de um carrinho de compras. Em um carrinho de compras, o rodízio toca o chão atrás do eixo de direção. Nesse caso, o eixo de direção é o eixo que o conecta ao resto do carrinho. Como você sabe, isso permite que o rodízio se alinhe automaticamente com a direção do percurso.

Em uma bicicleta, o eixo de direção desce pelo garfo. Se você imaginar uma linha que continua saindo do garfo inclinado, ela na verdade atinge o solo antes de onde o pneu toca o solo. Ou seja, o eixo de direção está à frente do ponto de contato, assim como em um carrinho de compras. A distância entre esses dois pontos é chamada de trilha. Jones, diz Americano científico , descobriram que uma trilha longa torna a bicicleta mais estável, enquanto uma trilha curta torna mais difícil pedalar.



Usuário do Flickr Tejvan Pettinger

Jones ficou tão satisfeito com sua descoberta que ainda a elogiava 40 anos depois. Em suas memórias, ele escreveu: Agora sou aclamado como o pai da teoria moderna da bicicleta.

O problema é que ele estava errado. Embora a trilha de rodízio determine o quão fácil é pedalar uma bicicleta, e o efeito giroscópico ajude a estabilidade, nenhum dos dois é responsável pelo efeito de autoequilíbrio da bicicleta. Engenheiro Jim Papadopoulos, o assunto de Americano científico Característica , demonstrou que uma bicicleta com rastro negativo significativo pode ser pilotada, desde que tenha um peso saliente na frente. Esse peso poderia, em teoria, vir da carga em um rack frontal.



Então, como uma bicicleta se mantém sozinha? Ainda é um mistério, embora possa finalmente ser resolvido graças a um novo centro de pesquisa (onde mais?) Na Holanda, que agora emprega Papadopoulos. Em seu laboratório, os pesquisadores constroem todos os tipos de designs de bicicletas malucas para investigar como a física e o ciclismo interagem. O objetivo é entender melhor como as peças aparentemente simples das bicicletas de hoje funcionam juntas e melhorar a capacidade de controle ou descobrir novas maneiras de fazer as coisas. Quem sabe? Talvez o quadro em forma de diamante onipresente de hoje, com rodas do mesmo tamanho, não seja a melhor maneira de construir uma bicicleta, afinal.

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