Até agora, a ciência é incapaz de fornecer uma resposta definitiva. Mas está se aproximando…
Andar de bicicleta. É como andar de bicicleta, certo? Bem, não se você for Andy Ruina, professor da Cornell University.
Ele, juntamente com os coautores Jim Papadopoulos, Arend Schwab, Jodi Kooijman e Jaap Meijaard, escreveu um artigo intitulado A Bicycle Can Be Self-Stable Without Gyroscopic or Castor Effects, que sugere que as condições de estabilidade citadas anteriormente não explicam suficientemente – e nem são necessários para – o fenômeno da bicicleta auto-estável.
‘É uma coisa notável que as pessoas possam ficar em cima de uma bicicleta. Mas uma das coisas mais incríveis sobre as bicicletas é que elas podem se equilibrar”, diz Ruina.
Dando o exemplo da famosa cena do filme Jour de Fête de Jacques Tati, de 1949, onde o desajeitado carteiro François persegue seu cavalo fugitivo enquanto ele serpenteia sem cavaleiro por uma estrada rural, Ruina e seus colegas cientistas começam a explorar a sabedoria convencional que duas condições necessárias para uma bicicleta permanecer na posição vertical eram o torque giroscópico das rodas girando ou o rastro de rodízio da roda dianteira.
‘Você só consegue manter uma bicicleta na posição vertical quando ela está em movimento’, diz Ruina. “O que se sabe é que a direção dá equilíbrio. Podemos mostrar isso se travarmos a direção em uma bicicleta sem piloto, empurrá-la e soltá-la. A bicicleta cairá rapidamente da mesma forma que cai quando está parada.'
Ruina compara o efeito ao equilíbrio de uma vassoura na mão. À medida que a vassoura vertical começa a se inclinar para a esquerda, o balanceador também move a mão para a esquerda, trazendo a parte inferior da vassoura de volta para baixo do topo em queda, recuperando assim o equilíbrio. Mas tirando o piloto da equação, por que isso acontece com uma bicicleta?
'As pessoas naturalmente pensam que se algo gira rápido, fica rígido devido ao efeito giroscópico, então quando você o gira, ele quer girar para o outro lado. Essa é uma explicação comum. A outra é que uma bicicleta se comporta como um rodízio em um carrinho de compras.
Ponto de contato
As pessoas assumem que o ponto de contato real da roda dianteira com o solo está na frente do eixo de direção por causa do ângulo da cabeça e inclinação do garfo. Mas, na verdade, a roda entra em contato com o chão logo atrás desse eixo.’
O resultado é que, como um rodízio que pode se mover 360° em torno de um eixo vertical (imagine que seu fone de ouvido é o rolamento do rodízio e seu cubo é seu eixo), sua roda dianteira "segue" seu guidão. Assim, como um carrinho de compras, empurre sua bicicleta para frente e a roda dianteira necessariamente se encaixa e fica atrás da direção da viagem.
No entanto, os cálculos dos pesquisadores mostraram que nem o efeito giroscópico ou de castor é realmente responsável pela propensão de uma bicicleta a se orientar e se estabilizar.
Para provar isso, Ruina e sua equipe construíram o que chamam de 'Two Mass Skate' (TMS). Parecendo uma scooter dobrável, o TMS tem as mesmas propriedades de uma bicicleta - duas rodas e uma seção frontal e traseira de massa conectada por uma dobradiça (ou seja, o fone de ouvido) - mas é feito de tal forma que não é propenso a efeitos giroscópicos ou de castor.
Para conseguir isso, duas pequenas rodas entram em contato com o solo, cada uma com uma roda que se toca e, portanto, contra-rota no topo, o que anula qualquer efeito giroscópico com movimento oposto (as rodas do TMS funcionam mais como patins). E o ponto de contato da roda dianteira fica à frente do eixo de direção, não atrás como com um rodízio.
Quando empurrada e solta, esta 'bicicleta' sem rodízios e sem trilhas permanece na posição vertical, mesmo corrigindo-se quando batida de lado.
Isso, portanto, prova que outra coisa, além dos efeitos giroscópicos ou de rodízio, deve ser responsável pela tendência de uma bicicleta de se auto-estabilizar ao dirigir sob si mesma. Para explicar isso, os pesquisadores postulam que a distribuição de massa, principalmente no conjunto de direção, é fundamental.
Voltando ao exemplo da vassoura, Ruina sugere: ‘O TMS tem uma massa que está à frente do eixo de direção, bem como uma massa no quadro. Quando a frente de uma bicicleta cai, ela cai mais rápido, assim como se você equilibrasse um lápis na mão, ela cairia mais rápido que uma vassoura.
Então a massa dianteira cai mais rápido que a massa traseira, mas elas estão conectadas umas às outras pelo eixo de direção. Assim, em uma tentativa de cair mais rápido, o front-end causa direção e traz a moto de volta para baixo.'
Ruina ress alta que isso ainda não resolve a questão da estabilidade de uma bicicleta, principalmente no que diz respeito a uma bicicleta sem ciclista. Mas o que ele faz é levantar novas perguntas sobre como nos mantemos em pé em uma bicicleta, o que pode um dia resultar em mudanças fundamentais no design.
Como os pesquisadores colocam: "Esses resultados sugerem que o processo evolutivo que levou a projetos comuns de bicicletas atuais pode ainda não ter explorado regiões potencialmente úteis no espaço de design." Então,
