Um curso técnico requer boas habilidades em curvas. Mas, de acordo com a física, o quão longe você pode inclinar sua bicicleta antes de bater no convés?
Os cientistas têm se questionado sobre o que faz uma bicicleta se equilibrar desde os dias de seu velho penny farthing. Muitos especialistas sugeriram que esses aros giratórios fazem a bicicleta se comportar como um giroscópio, mas não é tão simples assim. Um grupo de engenheiros da Universidade de Nottingham identificou 25 variáveis separadas que afetam o movimento de uma bicicleta, citando que “uma explicação simples não parece possível porque a inclinação e a direção são acopladas por uma combinação de efeitos, incluindo precessão giroscópica, forças laterais de reação ao solo na roda dianteira, ponto de contato com o solo atrás do eixo de direção, gravidade e reações inerciais…'
O que se sabe é que enquanto uma bicicleta estiver se movendo a uma velocidade de cerca de 14kmh (9mph), ela pode permanecer na vertical sem a presença de um ciclista. Mas, novamente, os cientistas não conseguem explicar o porquê.
Contra esse pano de fundo, adicione a dimensão adicional de uma curva e calcular o ângulo que você pode inclinar enquanto faz uma curva antes de atingir o asf alto é claramente um assunto complexo. Nas condições certas é possível ver ângulos de 45°, mas como chegamos a esse ponto?
'Sabemos que existem três forças reais agindo na bicicleta e no ciclista', diz Rhett Allain, ciclista experiente e professor associado de física na Southeastern Louisiana University, nos EUA.
‘Existe a força gravitacional empurrando a moto e o ciclista para baixo; há a estrada empurrando para cima, que chamamos de força "normal", e há uma força de atrito empurrando a bicicleta em direção ao centro do caminho circular em que ela está se movendo.'
A força falsa
Há também a força centrífuga.“Isso tem um impacto, mas é uma força falsa”, diz Allain. Muitos físicos argumentam que a força centrífuga não existe e é simplesmente uma f alta de força centrípeta - uma força de tração para dentro que garante que a bicicleta se mova em um círculo semelhante à gravidade puxando para dentro um satélite para mantê-la em órbita.
É calculado através da equação F=mv2/r, onde F é a força centrípeta (Newtons), m é a massa da bicicleta e do ciclista (kg), v é velocidade (m/s) e r é o raio do canto em metros.
‘A física de fazer uma curva é que você faz isso acelerando radialmente para dentro, que se resume à força centrípeta’, diz David Wilson, professor emérito de engenharia do Massachusetts Institute of Technology.
‘A força tem que vir dos pneus. A bicicleta precisa se inclinar para que a combinação da reação do pneu e da força radial esteja alinhada com a força resultante da bicicleta mais o ciclista.'
Também a chave para o quão longe você pode se inclinar é o coeficiente de atrito, que é a razão entre a força de atrito entre dois corpos e a força aplicada sobre eles – neste caso o pneu e o asf alto.
A maioria dos materiais secos tem valores de atrito entre 0,3 e 0,6, enquanto a borracha em contato com o asf alto pode produzir um valor entre um e dois. Quando as superfícies estão se movendo uma em relação à outra – conforme o ciclo – esse número diminui um pouco.
Para que a bicicleta permaneça na vertical, a força lateral (centrípeta) deve ser igual ao coeficiente de atrito, e esse número pode ser surpreendentemente grande. Por exemplo, um ciclista de 70 kg em uma bicicleta de 10 kg acelerando a 20 mph em uma curva com um raio de 20 m experimenta uma força centrípeta de 316 Newtons.
Essa força tem que ser gerada pelos pneus, e se a força não existisse, a moto e o piloto simplesmente continuariam em linha reta.
Usando alguns cálculos trigonométricos impressionantes que encheriam um livro inteiro, o coeficiente de atrito é igual à função tangente do ângulo máximo de inclinação.
‘A roda deslizará quando o coeficiente de atrito for excedido’, diz Marco Arkesteijn, professor de ciência do esporte na Universidade Aberystwyth. 'Isso pode ser devido ao aumento da força de atrito [devido ao aperto da linha em uma curva, por exemplo] ou à diminuição da força normal [devido, digamos, a uma depressão na estrada].'
O coeficiente de atrito também pode mudar devido a uma mudança na superfície. É por isso que fazer curvas em uma linha branca pode ser perigoso. “Isso é especialmente verdade no molhado”, diz Arkesteijn. 'A tinta é menos porosa para que a água não se disperse.'
Peso do ciclista
Para complicar ainda mais é a questão do peso do piloto. “Em termos físicos, caras menores devem ser capazes de se inclinar mais”, diz Arkesteijn. 'Eles também são geralmente mais ágeis, o que ajuda.'
Allain não é tão definitivo, sugerindo que, embora o peso do ciclista importe um pouco, de maior importância é o centro de massa do ciclista mais a bicicleta.
‘Em última análise, esse é o fator mais importante’, diz ele. Os ciclistas mais pesados tendem a ser mais altos, especialmente no pelotão profissional, o que significa que seus tamanhos de quadro são maiores e seu centro de massa é mais alto. Você também precisa levar em consideração as condições da estrada. Se você estiver no limite, um solavanco na estrada pode causar perda de tração e queda.
As estradas do Reino Unido às vezes são mais aderentes do que as de nossos primos da Europa continental porque são mais porosas para absorver a chuva e evitar uma superfície escorregadia. É por isso que nossas estradas são mais grosseiras. Mas eles geralmente são mais acidentados e em piores condições por causa dos danos causados pelo gelo, por isso andar de bicicleta e dirigir na França é uma alegria absoluta quando está seco.
Depois de tudo isso, qual é o ângulo máximo de inclinação? Para o professor de mecânica e engenharia Jim Papadopoulos, isso não pode ser respondido até que você coloque um fator final – trilha.
Esta é uma linha imaginária que é projetada no tubo de direção até o chão. Se este ponto estiver na frente do ponto de contato da roda com o solo, é considerado ‘positivo’ e é mais estável. Atrás e a moto é mais provável tombar. A trilha reduz quanto mais você se inclina.
‘Ciclistas tendem a ficar na região da trilha positiva e não excedem 45° de inclinação’, diz ele. “Geralmente é menor, mas quando a curva é maior que 5m de raio, você pode chegar a 45°. Isso porque a trilha se torna um problema menor - então voltamos à questão da tração.'
Então 45° é possível em uma curva rápida, larga e bem pavimentada, mas com tantas variáveis em jogo, infelizmente não há uma resposta definitiva. Até onde você pode se inclinar é um caso de tentativa e erro (espero que não seja muito doloroso).
