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lunes, 6 de abril de 2009

Motos, bicis y giroscopios

Aunque parezca mentira la vespa de tu abuelo funcionaba por el mismo principio que hace funcionar un segway algo con un nombre tan "chic" y futurista como el giroscopio. Y es que la fuerza del giroscopio la tenemos mas presente en nuestra vida de lo que nosotros creemos.
Intento imaginarme esta escena de un científico intentando enseñar a su hijo a montar en bicicleta:
¡Si hijo, no te preocupes, tu pedalea que verás como la fuerza giroscópica te mantiene en posición vertical!

Si así fuera habría estado horas explicándole porque leches una cosa con dos ruedas no se cae para los lados al mas mínimo golpe de viento. Lo que seria una tortura para un pobre niño, pero que suena a dulce melodía para aquellos que ansiamos conocer todas las curiosidades y extravagancias que las leyes de la física rigen sobre todo aquello que nos rodea.

Intentemos ver como se mantiene una moto en pie antes y durante la marcha de la misma:
Antes de arrancar o cuando se detiene, la motocicleta se sostiene gracias al pie (o los “pieses”) del motorista que la monta, es evidente que si no los pusiera besaría el suelo... apasionadamente...
(recuerdo el caso de un amigo de mi padre al que se le olvido poner el pie al parar en un semáforo y ya podéis imaginaros el resto...)

Una vez en marcha ya se complica la cosa, pues el motorista esta encima y sus pies no están abajo...
Para comprender el funcionamiento en este caso tendremos que saber que las fuerzas que actúan en el equilibrio de la moto podríamos dividirlas en dos categoría: Las que ejerce el motorista y por otro lado las que se originan gracias a el movimiento de los giroscopios de los que esta dotada toda motocicleta (también conocidos como ruedas).
Cuando la motocicleta circula a muy baja velocidad es sobre todo la fuerza que ejerce el motorista la que mantiene la motocicleta en pié. Todo el que haya visto a un motorista de Trial se habrá dado cuenta de los movimientos bruscos que hace girando el manillar para mantenerse en pie a velocidades prácticamente nulas. Es gracias a este movimiento alternativo del manillar a lo que se debe que el motorista que circula a poca velocidad no termina desparramado por los suelos. Este movimiento es tan rápido e imperceptible que en ocasiones ni siquiera el motorista se da cuenta de que lo esta ejerciendo. Poco a poco según va tomando velocidad la motocicleta el movimientos se va reduciendo hasta desaparecer y va aumentando la fuerza giroscópica originada por el movimiento de las ruedas.
Como recordareis de un post anterior el efecto giroscópico se produce al hacer girar un objeto pos su eje de simetría. Lo que provoca que al intentar modificar la orientación del plano de giro del objeto, este se resista. Si alguno habéis estado en un parque de la ciencia habréis visto una silla de esas del tipo de los bares que gira sobre su propio eje, en la que te sientas con una rueda de bicicleta en las manos que haces girar sobre su eje. Al tirar de una mano hacia ti, o al subir una de las manos la rueda hace que la silla en la que estas sentado empiece a girar sobre su eje hacia el lado contrario del que has girado la rueda. Y esto mismo pasa en una moto. Al avanzar el efecto giroscópico se resiste a que te caigas al suelo (osea a que modifiques el plano de rotación del la rueda).

Los mas avispados os habréis dado cuenta de que si girar la rueda en la silla origina un movimiento hacia el lado contrario, cuando giras el manillar de una moto mientras la rueda está girando debe ocurrir algo parecido... pues muy bien, eso es lo que ocurre exactamente, y es lo que se llaman “contramanillear”.
Pues bien, en cualquier vehículo de dos ruedas que circule a una velocidad suficiente para que el efecto giroscópico ejerza una fuerza relevante (algo mas de 5 KM/H en una motocicleta, quizás algo más en una bici al tener sus ruedas una masa menor) para girar a la izquierda hay que EMPUJAR el manillar con la mano izquierda, y para girar a la derecha hay que EMPUJAR el manillar con la mano derecha y no al contrario como nos dictaría la intuición. De esto nos podemos dar cuenta circulando a no muy altas velocidades, ya que a 100 km/h el movimiento debe ser tan mínimo que nos resultaría imperceptible.

Al girar el manillar en la dirección contraria a la que nos dirigimos conseguimos lo mismo que subidos en la silla giratoria: que se incline el vehículo hacia el lado contrario. Una vez iniciado el movimiento de giro, la rueda delantera recupera su posición inicial para finalmente orientar la dirección de la marcha y salir de la curva apuntando a donde debe.
Cuanto mayor sea el empuje del manillar hacia el lado contrario del giro mas se “tumbará” la motocicleta.
Todos estos movimientos se hacen intuitivamente, aunque si los piensas son de lo más contra-intuitivos. Y es por esto y por las complicaciones que conlleva una propulsión trasera que se producen muchos de los accidentes de moto, ya que al encontrar un obstáculo, se nos “olvida” contramanillear y en vez de esquivarlo nos vamos directos hacia él, sobre todo si eres un conductor inexperto y llevas una moto con mas potencia que la que estas capacitado para manejar (lo cual ha sucedido mucho gracias a la nueva normativa de trafico en la que el carnet tipo B con mas de 3 años de experiencia se le convalida el A1, por la que gente que nunca había cogido una moto se lanzaba a la aventura con motos de 125 centimetros cúbicos, que son muchos más de los que un conductor inexperto debe manejar).

Hay gente que piensa que la dirección de una moto de competición es solo para molerla cuando está parada, ya que la inclinación y por lo tanto el giro lo hace el motorista con su cuerpo. Y nada mas lejos de la verdad. De hecho el motorista que conduce intentando girar la moto con todo su cuerpo lo que consigue es agotarse muy pronto, y sin darse cuenta la inclinar el cuerpo termina contramanilleando... En San Youtube he encontrado un vídeo en el que a una moto se le han acoplado dos juegos de manillares, uno fijo y otro estandard. Veréis al motorista luchar con la moto para intentar orientarla con el manillar fijo... es bastante interesante:


Otro dia os explicaré las diferencias de la tracción delantera que habitualmente tienen nuestros coches con la propulsión trasera que tienen los deportivos y las motocicletas.

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