¿Por qué es difícil andar en bicicleta con un neumático parcialmente inflado o desinflado?

Es una observación común que andar en bicicleta con un neumático inflado es más fácil que andar en bicicleta con un neumático desinflado, pero ¿por qué es así?

Según mi conocimiento, en un caso ideal sin deformación en el neumático (cuando está inflado), el par normal es cero (casi cero en un caso no ideal) sobre el eje de rotación, mientras que en el caso desinflado el neumático se deforma y el normal se desplaza hacia la parte delantera del neumático y, por lo tanto, también hay un par de torsión normal que nuestros músculos deben superar.

¿Es correcto lo que pensé y hay alguna otra razón también?

Cuando el neumático está inflado, la presión dentro del neumático reduce la fuerza normal entre el neumático y el suelo y, por lo tanto, reduce la fricción entre el neumático y la carretera. Además, cuando la llanta se desinfla, se deforma durante la rotación de la llanta, la energía que proporcionas se usa para cambiar la forma y no superar la fricción, y debido a la deformación, la fricción aumenta. El par de torsión normal puede desplazarse hacia el frente para cancelar la mayor cantidad de fricción. Pero eso no será un cambio importante. Solo manteniendo todos los hechos para ser considerados aquí. No sé la respuesta con seguridad.
@Quark No creo que la normalidad cambie porque si consideramos el sistema (bicicleta + ciclista), entonces la fuerza debida a la presión se convierte en una fuerza interna y luego el mg del sistema está equilibrado, supongamos una normal de N. Ahora, cuando el neumático se desinfla, incluso si la presión cambia, el mg sigue siendo el mismo (excepto un cambio mínimo de la masa de aire), lo que hace que la N permanezca casi igual. Ahora bien, como la normal no cambia, si hay deslizamiento (que suele ser en casos prácticos) la fricción cinética no cambia mucho.
@PranavRastogi Como dijiste, el aire también tiene masa. Supongamos que un globo, inflado o desinflado, normalmente actuaría igual sobre él. es decir, perpendicular al punto de contacto. Pero, ¿cuál crees que será más fácil de rodar por el suelo? Es la fricción de rodadura la que se debe considerar aquí y no la fricción cinética. No digo que no esté de acuerdo con lo que dices.

Respuestas (1)

Hay varios factores que se pueden tener en cuenta, pero el más importante es la energía utilizada para deformar el neumático.

Supongamos un neumático desinflado. A medida que avanza y la llanta gira, la parte de la llanta que comienza a tocar el suelo tiene que deformarse (ya que la llanta está desinflada). Tienes que usar una cantidad importante de energía para eso. Tenga en cuenta que la parte del neumático que acaba de dejar de tocar el suelo también debe deformarse, lo que recupera algo de energía. No obstante, no toda la energía se gana debido a la histéresis elástica , por lo que tenemos una pérdida neta. Esa pérdida tiene que ser pareja por parte del ciclista, por eso es más difícil andar en bicicleta con los neumáticos pinchados.

Tenga en cuenta que hay otros factores que pueden influir en esto. Estoy citando Wikipedia aquí

Los factores contribuyentes adicionales incluyen el diámetro de la rueda, la velocidad, la carga sobre la rueda, la adherencia a la superficie, el deslizamiento y el microdeslizamiento relativo entre las superficies de contacto. Las pérdidas debidas a la histéresis también dependen en gran medida de las propiedades del material de la rueda o neumático y de la superficie.

Es posible que desee leer este artículo sobre la resistencia a la rodadura . Aquí se supone un neumático macizo (o perfectamente inflado) y un suelo elástico, pero es equivalente.

De acuerdo, además, las curvas son mucho más difíciles porque la goma floja se deforma como loca en respuesta a la fuerza lateral.
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