Como andar de bicicleta? Uma bicicleta com rodinhas… dentro da roda

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Algum dia a próxima geração poderá rir de nossas histórias de como aprendemos a andar de bicicleta, com rodinhas e arranhões. Este não é um informecial, ou mesmo um post pago, mas a Gyrowheel parece uma idéia simples e fabulosa.

Incorporando uma roda dentro de outra roda de bicicleta padrão aro 12, a roda interna gira movida por um motor e bateria – todos embutidos – e então… mágica, ou melhor, física! O conjunto passa a estabilizar a bicicleta, facilitando com que a criança aprenda a andar com duas rodas sem depender das rodinhas, dominando a bicicleta muito mais naturalmente até não precisar mais do auxílio tecnológico. Confira o vídeo acima para ver bicicletas andando sozinhas.

O que faz a Gyrowheel estabilizar a bicicleta, ou mesmo andar sozinha sem cair por um bom trajeto, é o efeito giroscópico, o mesmo que faz o pião manter-se estável mas… que não é a explicação para que andemos de bicicleta!

Ao contrário do que muitos materiais didáticos afirmam, o efeito giroscópico criado pelas rodas de uma bicicleta comum é quase desprezível e não explica a bicicleta. As rodas não são tão pesadas e bicicletas não andam tão rápido. Muitas demonstrações didáticas do efeito giroscópico utilizando rodas de bicicleta talvez contribuam para a noção, que no entanto já foi refutada com experimentos incluindo a idéia engenhosa do professor David Jones em 1970 (PDF) de incluir uma roda que gire em sentido contrário, anulando assim os efeitos giroscópicos… mas ainda permitindo que se ande de bicicleta!

gyrobike

Na imagem acima, o doutor Hugh Hunt da Universidade de Cambridge anda em sua bicicleta equipada com o anulador de efeito giroscópico, conhecido também como “roda verde sem contato com o chão girando no sentido contrário”. Duas rodas girando em sentidos contrários anulam o efeito giroscópico uma da outra. E mesmo sem ele, não há nenhuma diferença notável em conduzir a bicicleta.

A primeira parte do segredo para não cairmos está na verdade em outro fenômeno comumente mal interpretado, a força centrífuga. Quando você sente que vai cair para a esquerda, você gira o guidão para o mesmo lado, começando assim a fazer uma curva para esquerda. Assim, aproveita instintivamente sua velocidade, seu momento, para jogá-lo pela força centrífuga na direção contrária. É assim que, girando o guidão para onde está caindo, evita cair! Puristas físicos, por favor, perdoem os erros conceituais nesta explicação (e os corrijam nos comentários!).

lowell_mckell_bike

Há muito mais efeitos em ação no simples fato de andar de bicicleta, e fiquei surpreso com a quantidade, certa polêmica e como estudos importantes da dinâmica de bicicletas sejam tão novos quanto “A Estabilidade de Bicicletas” (PDF), de Lowell e McKell, publicado em 1982, onde modelam matematicamente os experimentos de Jones, mostrando como o efeito centrífugo descrito acima é utilizado em nossas bicicletas graças ao “caster”, o ângulo entre o eixo do guidão e o ponto de contato da roda dianteira com o chão.

Seus modelos da estabilidade indicam que esta é de fato a segunda, e principal parte do segredo para andar de bicicletas. Já se perguntou por que o garfo dianteiro das bicicletas é inclinado para frente? É o ângulo de caster, que faz justamente com que a roda vire na direção em que a bicicleta está caindo, garantindo que o “efeito centrífugo” funcione mesmo sem um condutor! Nunca imaginei que aquele ângulo pudesse ser o principal fator para a estabilidade de uma bike, permitindo que andemos mesmo “sem as mãos”.

angulocaster

Aliás, sem um condutor, sozinha, a bicicleta também consegue andar um tanto. Como? Ela se torna muito mais leve, com um centro de gravidade muito mais baixo, e isso faz com que efeitos giroscópicos se tornem relevantes, somando-se também ao caster. Efeitos giroscópicos também podem ser relevantes em outras situações, principalmente em motocicletas a maiores velocidades, e se a esta altura você já está confuso com todos os efeitos em ação, leve para a casa a idéia de que o efeito giroscópico não é o que nos permite andar sobre duas rodas, e sim a foça centrífuga que aproveitamos mexendo no guidão enquanto andamos, e não se aborreça muito com o resto da complicação. Rigorosamente, ainda não há um entendimento científico pleno e consensual sobre como andamos de bicicleta!

É notável que em pouco mais de um século tenhamos refinado na prática, antes de compreendê-la na teoria, esta pequena grande maravilha tecnológica a ponto de que em sua simplicidade, a bicicleta esconda uma série de efeitos e fenômenos dinâmicos e complexos… que mesmo uma criança pode controlar intuitivamente!

gyro_88mph

Assim, ao ensinar seus filhos a andar de bicicleta, não confie no efeito giroscópico: para que ele fosse significante você provavelmente teria que empurrar a bicicleta a dezenas de km/h. Deixe que ela aprenda intuitivamente, sentindo a tendência natural da bicicleta a virar o guidão no sentido da queda, para que a força centrífuga deixe tudo nos eixos novamente.

Ou confie no efeito giroscópico em uma bugiganga de certa tecnologia, que é a Gyrowheel. E não, você não ouviu o barulho de moedas caindo por aqui porque como repito este não é um post pago, só calhou de ser um texto inesperadamente longo a partir de uma quinquilharia curiosa relacionada com a inesperada complexidade física de andar de bicicleta. Foi uma surpresa para mim ao menos. Há uma lista completa de referências sobre a dinâmica de bicicletas aqui.

O efeito giroscópico é fascinante em si mesmo, tão fascinante que já chegou a ser confundido, e mesmo promovido, como anti-gravidade! Mas esta já é outra história. [via Neatorama, HypeScience, imagem final sxc.hu]

Referências

  • Jones, D. (2006). From the Archives: The Stability of the Bicycle Physics Today, 59 (9) DOI: 10.1063/1.2364246
  • Lowell, J. (1982). The stability of bicycles American Journal of Physics, 50 (12) DOI: 10.1119/1.12893
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Discussão - 3 comentários

  1. Rafael_RNAm disse:

    Mas nem uma simples bicicleta a gente sabe explicar?!
    Tô besta.
    E tem gente q não entende pq apesar de tanta pesquisa ainda não achamos a cura do câncer…

  2. Larangeira D.C. disse:

    1-Que coisa bizarra esse produto da gyrowheel;
    2-Ainda chocado com como é complexo o “simples” andar de bicicleta, e isso jamais havia me ocorrido;
    3-Excelente post, esta me fazendo pensar muito em outras coisas “simples” da nossa vida;
    4-O Sr. esta mais do que de parabéns.

  3. ech disse:

    Andar de bicicleta é mesmo complexo, considerando-se a força centrifuga, centrípeta, o atrito com o chão/ar, a quantidade de movimento, a dinâmica quântica… ahh chame logo Stephen Hawking, por favor.

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