Dinámica de la bicicleta y la motocicleta
El estudio de estos movimientos comenzó a finales del siglo XIX y continúa hasta hoy.
[1][5][6][7] Aunque permanecer vertical pudiera parecer el primer objetivo de los ciclistas principiantes, una moto o bicicleta debe inclinarse para mantenerse en equilibrio en las curvas; cuanto mayor sea la velocidad en la curva o menor el radio de la misma, mayor debe ser la inclinación para mantener el equilibrio.
A diferencia de los otros vehículos con ruedas, el control primario del movimiento en la curva es el par motor y no la posición.
[2] A principios del siglo XIX Karl von Drais, al que se le acredita haber inventado un vehículo de dos ruedas llamado laufmaschine, velocípedo, draisiana, y Caballo de dandy, demostró que un piloto podría balancear ese vehículo al girar la rueda delantera.
H. Jones publicó un artículo en Physics Today demostrando que los efectos giroscópicos no eran necesarios para mantener balanceada la moto o bicicleta.
publicaron las ecuaciones del movimiento linealizadas canónicas, en la Proceedings of the Royal Society, junto con su verificación por dos métodos diferentes.
[28]: 188 Fuerzas de giro se generan durante las maniobras para equilibrar al cambiar la dirección del movimiento.
Estudios recientes sugieren que la "estabilidad lograda por el ciclista está relacionada con la auto-estabilidad" ("rider-controlled stability of bicycles is indeed related to their self-stability.
Los fenómenos dinámicos son más complejos ya que hay además otros factores a favor y en contra del efecto.
Formalmente hablando, se define la batalla como la distancia entre los 2 centroides de la huellas en el piso para cada rueda en un momento dado.
Al tomar una curva, la rueda delantera se inclinara hacia ese lado independientemente de otras interacciones con el piso.
El momento es pequeño pero comienza tan pronto como el piloto aplica par al manubrio, por lo que puede ser útil en las carreras de motocicletas o en ruta.
Entre los dos regímenes inestables mencionados en la sección anterior, e influenciados por todos los factores descritos en las secciones anteriores, (arrastre, distribución de la masa, efectos giroscópicos, etc.) pueden existir un rango de velocidades para una moto dada a las cuales una motocicleta descontrolada puede recuperar el control.
[50][51] Para poder iniciar un viraje y la inclinación correspondiente de la moto o bicicleta, se debe, momentáneamente, virar el manubrio en la dirección contraria a la curva deseada.
Con la rueda delantera en ángulo al movimiento, se desarrolla una fuerza lateral en la huella en contacto del neumático con el piso.
Sin embargo a mayores velocidades, es posible que se mantengan en direcciones opuestas durante toda la curva.
El efecto es pequeño como es evidente por la dificultad que tienen la mayoría de las personas al balancear el vehículo por este método solamente.
[60] This design allows for simple front-wheel drive and current implementations appear to be quite stable, even rideable no-hands, as many photographs illustrate.
El modelo más simple que toma en cuenta los comportamientos dinámicos tiene cuatro partes rígidas con extremos afilados rodando en una superficie plana.
They are seen in models that incorporate tire interaction with the ground or other degrees of freedom.
Bikes, as complex mechanisms, have a variety of modes: fundamental ways that they can move.
These modes can be stable or unstable, depending on the bike parameters and its forward speed.
Conversely, "unstable" means that an uncontrolled bike will eventually fall over, even if forward speed is maintained.
However, on many bikes, tire interaction with the pavement is sufficient to prevent capsize from becoming unstable at high speeds.
[73] Wobble or shimmy begins when some otherwise minor irregularity, such as fork asymmetry,[74] accelerates the wheel to one side.
When braking, the inertial force ma in the line of travel, not being co-linear with f, tends to rotate m about f. This tendency to rotate, an overturning moment, is resisted by a moment from mg.
On long or low bikes, however, such as cruiser motorcycles[85] and recumbent bicycles, the front tire will skid instead, possibly causing a loss of balance.
If the rider moves his weight back and down, even larger decelerations are possible.
[100] The problems that vibration causes have also spawned an industry of after-market parts and systems designed to reduce it.
[103] A variety of experiments have been performed in order to verify or disprove various hypotheses about bike dynamics.
