Un hecho bien conocido : una persona ebria puede ir en bicicleta mucho más allá del estado cuando no puede caminar. Esta no es, por supuesto, la razón de la creciente popularidad mundial del ciclismo.
Lo mismo aplica a los heroicos ciclistas, quienes a menudo deben ser atrapados y llevados al final de la carrera. Claramente, la estabilidad de la bicicleta implica mucho más de lo que parece. Así cuenta la vieja historia de un yogui indio cuya estrategia para aprender a montar comenzó con el equilibrio sobre la máquina, inmóvil. Solo entonces, supuso, sería posible montar. Tal es la ilusión de la estabilidad de la bicicleta.
El espectáculo público
Cuando apareció el ciclismo en la década de 1870, multitudes enormes se congregaban para admirarlo. En Inglaterra, 10.000 personas acudían para ver a alguien montar en bicicleta. El logro era tan desafiante como la gravedad. Nada en nuestra experiencia colectiva preparó a la humanidad para el espectáculo de la estabilidad sobre dos ruedas. Nadie imaginaba lo fácil que era.
Resulta que la rueda delantera desempeña un papel especial. Una rueda giratoria es un giroscopio que proporciona información al ciclista. Sujeta una rueda por los extremos del eje y hazla girar entre tus manos. Cualquier intento de inclinarla hacia la izquierda o la derecha, el inicio de una caída, genera una poderosa fuerza para girar en esa dirección.
Esta fuerza giroscópica funciona mejor con una sola rueda. Al girar sola a un ritmo rápido, una rueda no puede volcar. Cualquier movimiento que provoque una inclinación fuerza un giro. El giro es un arco exactamente suficiente para producir fuerza centrífuga que detenga la caída. La rueda ahora se desplaza en un arco amplio. Al reducir la velocidad, la fuerza centrífuga se vuelve insuficiente y la rueda se inclina aún más, lo que provoca un giro más cerrado (arco más pequeño) para soportar la inclinación. Abandonada a sí misma, la rueda se desplaza en círculos cada vez más pequeños hasta que su velocidad es demasiado baja para generar la fuerza necesaria para mantenerse en pie. Finalmente, cae y se detiene.
Con una bicicleta y un ciclista completos, estas fuerzas son demasiado pequeñas para sostener toda la máquina, pero la retroalimentación a través del manillar es potente. Conduce sin usar las manos y el giroscopio de la rueda delantera prácticamente se equilibra por ti. Incluso con las manos en la bicicleta, es más fácil equilibrarla con retroalimentación positiva. Esta es una de las razones por las que aprender a montar es tan fácil para los niños. Las bicicletas deben ser divertidas y eficientes, pero también deben ser extremadamente fáciles de dominar para que cientos de millones de personas las usen.
El diámetro y la masa de la rueda son factores clave. Cuanto más grande y pesada sea, mayores serán las fuerzas. Las bicicletas con ruedas pequeñas son mucho menos estables porque las fuerzas giroscópicas son mucho menores. No es de extrañar que históricamente hayamos optado por ruedas grandes a pesar de su bajo peso, portabilidad, economía y aerodinámica.
El cómo matemático
Los ingenieros han debatido durante 150 años la física que subyace a la estabilidad de la bicicleta. Extensos artículos de casi todos los países desarrollados han abordado la compleja dinámica de la dirección. Los grandes pensadores matemáticos se enfrentan al reto de la cantidad de variables simultáneas. Einstein disfrutaba de su ciclismo y del escurridizo enigma de la estabilidad.
La mayoría de los intentos por desentrañar el misterio del equilibrio de la bicicleta se centran en las señales giroscópicas que acabamos de describir. Un ingenioso resultado de esta búsqueda es un robot ciclista estable. Una hazaña nada desdeñable.
Sin embargo, últimamente otra línea de explicación nos está ayudando a comprender la complejidad.
La perspectiva antropológica
¿Has notado lo parecida que es la postura ciclista a la de estar de pie? Salir de paseo, entrenar y desplazarse al trabajo es una postura muy similar a caminar. La altura de la cabeza, el ángulo de la columna, la relación entre la cadera y las piernas, el centro de gravedad, todo es similar a caminar. Como mamífero nómada, desplazarse es una actividad muy adaptada. Los humanos somos bípedos, lo cual es muy similar a la movilidad en una sola vía (ciclismo).
El bipedalismo es una actividad inestable. El contacto con el suelo es muy estrecho. La mayoría de los pueblos indígenas caminan en línea recta, con un pie delante del otro. Superamos graves dificultades de equilibrio simplemente caminando. Esto es similar a lo que ocurre con el ciclismo. No se aprende a montar en bicicleta, simplemente adaptamos nuestras perfeccionadas habilidades bípedas al pedaleo.
Otros animales de patas largas comparten la geometría. Los perros y los caballos (a diferencia de las tortugas y los roedores) también se desplazan esencialmente por una sola vía. Tomar curvas requiere una inclinación precisa para evitar volcar. Ninguno de nosotros puede tomar una curva sin inclinarse. Lo mismo ocurre con el ciclismo. Hemos evolucionado para calcular con precisión el ángulo de inclinación correcto en función de la velocidad y el radio de giro. Estas habilidades son necesarias para el ciclismo.
Investigaciones recientes demuestran que, si bien las fuerzas giroscópicas de la rueda delantera son útiles, no son necesarias para la estabilidad. Interviene la física relacionada con nuestra postura bípeda. Inclinarse hacia un lado u otro requiere un movimiento rápido para colocar los pies debajo. Este es el mecanismo de estabilidad más importante en el ciclismo.
Me gustaría atribuir a las ruedas delanteras el mérito exclusivo de la magia del equilibrio dinámico del ciclismo. En cambio, apreciamos la contribución de la fuerza giroscópica de la rueda, pero entendemos la estrecha relación que la bicicleta tiene con la fisiología humana. No es de extrañar que las bicicletas se sientan como extensiones de nuestro cuerpo. Están diseñadas de la misma manera.
¡Al final, al ciclista borracho le conviene más descansar en un sofá que forzar los límites de estabilidad de la bicicleta!
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