¿Cómo es físicamente posible girar la bicicleta sin usar las manos? ¿Tiene algo que ver con la precesión giroscópica y, en caso afirmativo, cómo?

Ok, tomemos esto un punto a la vez:

Primero, es posible conducir y conducir la bicicleta “sin manos”, ¡ si la bicicleta está en movimiento! Tienes que mantener una cierta velocidad o, de lo contrario, el equilibrio se vuelve difícil. En cuanto a la dirección, simplemente cambia el peso de tu cuerpo de una manera muy controlada. Algunas personas mantienen sus manos y brazos cerca de su cuerpo cuando montan “sin manos”. ¡Los jinetes que recién están aprendiendo el truco pueden agitar sus brazos y manos como un equilibrista! Una vez que hayas dominado la técnica, puedes moverte con un movimiento sutil; como simplemente girar la cabeza en la dirección que quieres ir. Esto solo funciona para giros pequeños . Las curvas cerradas sin manos se vuelven rápidamente incontrolables.

En segundo lugar, la “precesión giroscópica” es la mejor explicación que se nos ha ocurrido en cuanto a cómo un ciclista puede equilibrarse en la parte superior de una bicicleta en primer lugar. No es completamente correcto, pero sigue siendo la mejor explicación que hemos encontrado.

Aquí hay un artículo agrietado que me parece divertido:

8 preguntas simples que no creerás que la ciencia no puede responder

El punto 5 del artículo se titula “Cómo funciona una bicicleta”.

Yo cito:

Las bicicletas han existido desde principios del siglo XIX, y su diseño básico en realidad ha cambiado relativamente poco durante casi 200 años. Siempre tenías dos ruedas, un marco para conectarlas y un manillar para la dirección, y necesitabas una persona completamente desvergonzada para subirse a él.

Por lo menos, pensarías que el tipo que inventó la maldita cosa sabía lo que estaba haciendo, pero después de más de un siglo de investigación, la ciencia se vio obligada a concluir que probablemente era algún tipo de hechicero. Las primeras bicicletas fueron inventadas, no a través de ningún tipo de procedimiento científico, sino por un viejo ensayo y error tonto. Incluso las escuelas modernas de diseño de bicicletas admiten que no son los conocimientos de ingeniería o informática los que hacen a un buen diseñador de bicicletas, sino la “intuición y experiencia”.

Entonces, ¿qué sucede cuando le preguntas a los científicos exactamente qué hace que una bicicleta sea estable? ¿O qué lo mantiene en marcha? ¿O cómo la gente los monta? Bueno, lo más probable es que te digan nerviosamente que tienen galletas en el horno y se te acaben, o si son honestos, te encogerán de hombros. De hecho, los mejores investigadores de bicicletas admiten que, a pesar de que a algunas personas se les ocurrieron ecuaciones sobre cómo andar en bicicleta o cómo creen que las bicicletas funcionan, esas ecuaciones son una guinda muy elegante además de un pastel de falta de idea. Un investigador de Cornell incluso dice que absolutamente nadie ha llegado a una comprensión intuitiva de lo que hace que una bicicleta haga lo suyo.

Durante siglos, los científicos asumieron que el efecto giroscópico (la fuerza que evita que una peonza se caiga) fue la clave para el equilibrio de una bicicleta. Pero no! En los años 70, un científico refutó esa teoría.

Entonces, los científicos pensaron que el factor principal para la estabilidad de una bicicleta era algo llamado efecto de lanzamiento o rastro (algo que tiene que ver con el ángulo de la rueda delantera lejos del cuadro). Pero solo este año, los mejores biólogos de Cornell y otras universidades formaron una multitud científica enojada, luego incendiaron y forjaron esa teoría también. Lo hicieron construyendo una bicicleta de aspecto tonto que no tiene efecto giroscópico ni rastro, pero se las arregla para mantenerse erguida.

Entonces, los científicos están esencialmente de vuelta al punto de partida, ya que cosas como la geometría de la dirección y la física de la estabilidad están volviendo a la mesa de dibujo. Al menos puede estar seguro sabiendo que la humillación que siente cuando maneja una bicicleta es similar a la que siente la ciencia de la humillación cuando se le pregunta cómo se mantiene en pie una bicicleta.

Si y si.

No es necesario exponer la primera pregunta, porque es simple. Se inclina hacia la izquierda y la rueda delantera gira a la izquierda. Inclina la bicicleta hacia la derecha y la rueda delantera gira a la derecha.

Video relevante para referencia:

La segunda pregunta es realmente genial. Básicamente, la precesión giroscópica hace que la fuerza aplicada a la rueda delantera surta efecto 90 grados aguas abajo. Como dije anteriormente, inclinar la bicicleta hacia la izquierda hace que la rueda delantera gire a la izquierda, que es la fuerza de su inclinación hacia la izquierda aplicada 90 grados aguas abajo en la dirección en que gira la rueda. ¡Muy guay! Pero, ¿por qué y cómo podría aplicarse una fuerza a 90 grados de distancia de donde comenzó? Para responder esto, tomaré prestada otra respuesta que escribí en Quora.

Este es otro video que demuestra la precesión giroscópica:

El sitio web de UCLA tiene una explicación clara para los laicos que simplificaré aún más aquí. (El artículo original se puede encontrar en el Experimento 7 – Rotación y precesión giroscópica)


Cuando la rueda de la bicicleta giroscópica está en la posición de suspensión, el par ejercido por la gravedad ejerce una fuerza hacia afuera en la mitad superior de la rueda y una fuerza hacia adentro en la mitad inferior de la rueda, fuerzas que harían que la rueda se volcara si No estaban girando.

Ahora mire una pequeña pieza de la rueda a medida que gira. A medida que la pieza llega a la mitad superior de la rueda, la fuerza hacia afuera aumenta al máximo en la parte superior y disminuye a cero en la posición del lado más alejado. Luego, la fuerza se vuelve negativa, y crece a un máximo apuntando hacia adentro en la posición inferior, y disminuye nuevamente a cero en la posición lateral cercana.

La velocidad alcanza un máximo apuntando hacia afuera en la posición del lado lejano, es cero en la parte superior e inferior, y es máxima apuntando hacia adentro (negativo) en la posición del lado cercano.

Por lo tanto, las fuerzas del par no empujan la rueda hacia abajo; ¡Lo empujan!


Entonces, esencialmente, la fuerza que empuja hacia afuera en la parte superior de la rueda y la fuerza que empuja hacia adentro en la parte inferior de la rueda se cancelan entre sí en la parte superior e inferior, dejando que sus fuerzas se apliquen 90 grados “aguas abajo”, lo que hace que el rueda en lugar de solo inclinarlo !!

Al igual que con la mayoría (¿todos?) De física, hay múltiples formas de explicar un fenómeno dado, pero esta es una explicación tan clara y simple para nosotros, las personas “comunes”. 🙂

Una bicicleta se controla fácilmente porque el camino en la rueda delantera hace que siga el centro de masa. A medida que la posición del conductor determina la posición del centro de masa, la bicicleta lo seguirá. La dirección seguirá la dirección en la que va. La rueda delantera no dirige la bicicleta, la bicicleta dirige la rueda delantera.

Cuando los ciclistas viajan con las manos libres, solo necesitan crear un pequeño movimiento en la dirección que desean ir y la bicicleta los seguirá. El momento angular de la rueda delantera creará un momento en el que la rueda delantera se dirige hacia una dirección en la que la bicicleta se inclina, pero cualquier momento será pequeño y abrumado por el momento creado por el camino y la fuerza del ángulo de deslizamiento de la rueda delantera que ocurre cuando el jinete cambia de dirección con su cuerpo.