lunes, 25 de abril de 2011

La frase "como andar en bicicleta" utilizada para referirse a algo que, una vez aprendido, nunca se olvida de cómo hacer. Como resultado, andar en bicicleta es algo sencillo. Si una bicicleta típica está avanzando lo suficientemente rápido, tiende a permanecer en posición vertical y se conduce en línea recta, incluso si el conductor sujeta toma las manos del manillar. De hecho, se puede establecer una bicicleta rodando sin conductor y tiende a permanecer en posición vertical y rodar en una línea recta.

Los intentos de entender esta estabilidad llevan tanto tiempo como las bicicletas han existido y la mayoría de la gente ha aceptado las explicaciones centrados en las fuerzas giroscópicas y la ubicación del eje de dirección. Pero un equipo de ingenieros ha construido una bicicleta que elimina tales características, pero se las arregla para mantenerse en pie.

Los autores del nuevo documento hacen una revisión sorprendente de cómo las explicaciones populares para describir la estabilidad de una bicicleta, son por una parte populares y por otra antiguas, la primera referencia se remonta a 1869, 10 de 19 explicaciones tienen más de 100 años de edad. En tal caso, se detecta un error matemático (un signo contrario) en una referencia de 1910.

La mayoría de la gente ha visto un giroscopio en la acción, por lo que la estabilidad de una rueda que gira rápidamente debe ser bastante intuitiva, haciendo de este un enfoque desde el principio. Personas que han construido bicicletas con contra-rotación en las ruedas descubrieron que aún permanecen en posición vertical, de modo que no puede ser como la historia cuenta. Otro enfoque ha sido el hecho de que el área donde la rueda delantera toca el suelo esta un poco por detrás del eje de dirección, también parece aportar estabilidad a los diseños tradicionales de la bicicleta.

Para probar la contribución relativa de estos factores, los autores finalmente construyeron su modelo de ordenador y comenzaron a experimentar con diversas características. Resultó que podrían retirar el giroscópico y los factores negativos del camino, aún así la bicicleta se mantenía estable siempre y cuando se moviera más rápido (2,3 metros) por segundo. Incluso se podía mover la dirección a la rueda trasera y producir un diseño estable.

La estabilidad parece irrazonable en diferentes diseños de bicicletas que sugieren que el modelo ya había perdido probablemente contacto con la realidad, por lo que los autores salieron y construyeron una bicicleta con una rueda de contra-rotación para deshacerse de los efectos giroscópicos, así como un insignificante (4 mm) arrastre entre la rueda delantera y la dirección. A medida que su modelo avanzaba, tendía a permanecer de pie y que evitar cualquier caída que los estudiantes de posgrado trataban de inducir.

Lo que las matemáticas no parecía indicarles porqué diseños muy diferentes de bicicletas tienden a permanecer en posición vertical. "¿Por qué esta bicicleta dirige las cantidades adecuadas en el momento adecuado para asegurar su propia estabilidad?""No hemos encontrado la equivalente explicación física simple de la declaración de matemáticas que indica que todos los valores propios deben tener parte real negativa. En otras palabras, se puede ver por qué la matemática funciona como lo hace, pero no puede averiguar qué propiedades físicas corresponden con eso.

Lo mejor que podemos suponer es que la estabilidad se relaciona con la capacidad de la bicicleta para evitar una caída si se empieza a inclinarse y que hay múltiples maneras de construir una bicicleta.

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