¿Qué factores de diseño de bicicletas afectan la potencia de frenado?

He tenido la impresión de que las bicicletas y las motocicletas no pueden detenerse tan rápido como los automóviles. Tengo curiosidad por saber qué factores tienen el mayor impacto en la distancia de frenado de la bicicleta.

Lo que me viene a la mente son:

  • Tamaño de la llanta (más caucho en la carretera significa más poder de frenado), una llanta de mayor diámetro/menor presión debería poder aplicar más fricción para detenerse
  • Peso de la bicicleta (menos peso es menos inercia)
  • Tipos de frenos (?) ¿La llanta y el disco marcan la diferencia (parecería que son insignificantes ya que ambos bloquean la rueda cuando se aplica demasiada presión)

¿Qué impacto tienen estos factores? ¿Qué otros factores afectan el frenado? ¿Qué factores se pueden modificar para obtener un mayor poder de frenado y en qué compensación?

Nota: Mi afirmación de que los autos pueden detenerse más rápido que las bicicletas se originó a partir de mi educación de motociclista cuando estaba obteniendo mi aprobación para motocicleta. Se afirmó que los automóviles pueden detenerse más rápidamente en general y, como tal, debe aprender a seguir más atrás que si estuviera conduciendo, y también aprender a desviarse bruscamente de los vehículos detenidos (en emergencias) en lugar de tratar de frenar en línea recta. línea, ya que lo más probable es que termine en el parachoques si solo frena sin maniobras adicionales.

¿Tiene alguna cita/estudio que respalde esto? Me interesaría saber cómo se compara la distancia de frenado típica entre automóviles, motocicletas y bicicletas.
+1 Las motos @Mac tienen una gran potencia de frenado, combinada con un peso muy ligero (por lo tanto, menos energía que se opone al frenado), realmente me gustaría ver algunos números de respaldo para esta afirmación.
El Código de Carreteras dice que "los vehículos grandes y las motocicletas necesitan una mayor distancia para detenerse" [que los automóviles]. No parece decir nada sobre bicicletas. direct.gov.uk/en/TravelAndTransport/Highwaycode/DG_070304
Gracias por el aporte, actualicé la pregunta para eliminar mis suposiciones falsas.
@Mac lo menciono en mi respuesta. Si usamos 0,6 g para bicicletas y 0,8 g para automóviles, a 30 km/h una bicicleta se detendrá en 13,9 segundos, mientras que un automóvil se detendrá en solo 10,4. Las motocicletas tienen muchos de los mismos factores dinámicos que las bicicletas en el sentido de que pueden alcanzar un límite de cabeceo/"detención" mientras que los automóviles simplemente patinan las ruedas delanteras. Para los modelos simples que estamos describiendo aquí, la masa que está sobre las ruedas frenadas más o menos se tiene en cuenta, ya que aumenta la KE y la fuerza de fricción, al menos hasta que llega al punto en el que ya no puede bloquear los frenos. .
@lantius: 13,9 segundos parece demasiado tiempo para frenar desde 30 km/h. Acabo de hacer las sumas y obtuve 1,39 segundos en unos 15 metros. ¿Eso suena mejor?
@Mac, sí, eso es lo que obtengo. ¡Incluso si solo lo visualiza, está claro que cualquiera puede detener una bicicleta que va a 30 km / h mucho más rápido que ~ 10 s!
vergonzoso! Deslicé un lugar decimal allí y olvidé comprobar mi cordura.

Respuestas (3)

El factor más importante en la distancia de frenado de una bicicleta es la transferencia de masa hacia la parte delantera del vehículo al frenar. En una bicicleta vertical, el factor limitante en la fuerza con la que puede frenar es el punto en el que la rueda delantera pasa de ralentizarlo a simplemente tirarlo por encima del manillar. Al frenar, su centro de masa se desplaza hacia adelante, levantando la rueda trasera. Desplazar su peso hacia atrás y hacia abajo mientras frena aumenta drásticamente su capacidad de frenado. Un vehículo impulsado por humanos con un centro de gravedad más bajo, como un triciclo reclinado o un vehículo de carreras bajo reclinado, también puede detenerse más rápidamente.

El límite de frenado de una bicicleta es de aproximadamente 0,67 g , mientras que el límite de un automóvil de pasajeros típico está entre 0,8 gy 1,0 g. Los requisitos legales en los EE. UU. son incluso menos estrictos que estos límites: por lo general, un automóvil de pasajeros debe poder frenar a 0,53 g, mientras que una bicicleta solo debe demostrar la capacidad de patinar la rueda trasera, proporcionando como máximo 0,2 g de capacidad de frenado. ! Ciertamente, es cierto que hay automóviles que circulan con menos capacidad de frenado que muchas bicicletas.

Los factores que menciona no son realmente significativos en el caso límite: la fricción está relacionada con la fuerza normal sobre el tamaño del parche de contacto, por lo que un área de superficie más grande realmente no ayuda, e incluso si aumentó la fricción (neumáticos pegajosos) todavía golpearías el cabeceo antes de que la rueda delantera patinara. El peso de la bicicleta suele ser una pequeña fracción del peso total del sistema. Los frenos de disco ayudan en el caso promedio, ya que los discos suelen tener una mejor interfaz entre el rotor y el freno, pero sujetar un freno de llanta seco y limpio puede hacer que el ciclista se deslice fácilmente sobre la rueda delantera.

Derecha. Si frena por "pánico" completamente con la rueda trasera, entonces el peso se levanta y patina con bastante facilidad. Si frenas por "pánico" completamente con la rueda delantera, te vas de cabeza. Es física pura y está determinada principalmente por la geometría/distribución del peso de la bicicleta.
Guau, siempre supuse que una bicicleta podría detenerse más rápido que un automóvil, por lo que nunca me preocupé por el espacio que dejaba frente a mí. Gracias por el artículo enlazado. Voy a tener que dejar más espacio frente a mí de ahora en adelante. ¡Salud!
Los frenos de disco también son más fáciles de modular (es decir, aplican diferentes niveles de fuerza y, por lo tanto, potencia de frenado para acercarse a la fuerza máxima de frenado), y su frenado no se degrada tan fácilmente con el agua. Entonces, si bien no serán mejores que un freno de llanta en perfectas condiciones, mejorarán el caso promedio (como dices).
  • Tamaño de la llanta: no es significativo porque en una carretera pavimentada, cualquier llanta debe proporcionar suficiente fricción (fuerza de frenado) para llevarlo al punto crítico o de inflexión.
  • Peso de la bicicleta: no significativo en comparación con tu peso (la dificultad es detener al ciclista)
  • Tipos de frenos: he encontrado que los frenos de disco son confiables en mojado y nieve en colinas y en el tráfico.

El factor crítico es el ángulo entre su centro de masa y el punto donde su neumático delantero se encuentra con la carretera. Estar más abajo y más atrás reduce ese ángulo, así que empuja tu trasero detrás del respaldo del asiento.

También necesita suficiente fuerza o alineación en los brazos para detenerlo: tenga cuidado de estar alto con los brazos hacia abajo cuando pisa el freno. Colóquese lo más atrás y lo más bajo posible para colocarse detrás (no por encima) del manubrio, contra el cual empuja para sujetarse cuando se detiene.

La rueda trasera derrapa antes que la delantera (a medida que la desaceleración lo lanza hacia adelante, el peso va hacia la rueda delantera y sale de la rueda trasera, y la fricción es proporcional al peso). Por otro lado, es el derrape de la rueda delantera lo que provocaría una pérdida de control. Entonces, una posibilidad es frenar con ambas ruedas simultáneamente y relajar ambos juegos de frenos cuando la rueda trasera comience a patinar (trátelo como un sistema ABS).

La rueda delantera no patina, excepto en superficies muy resbaladizas. Sin embargo, el consejo habitual es hacer lo que sugiere y frenar con ambas ruedas (aproximadamente el doble de fuerza en la parte delantera que en la trasera) y soltar si la rueda trasera comienza a patinar. (He sugerido antes que un sistema de frenos de disco podría configurarse como un verdadero sistema ABS, usando el freno trasero para activar el delantero).

Sí... lo que dijeron los demás. Tu desaceleración alcanza su límite máximo cuando la rueda trasera se descarga por completo y la bicicleta está a punto de volcarse al girar sobre el eje delantero.

Sí, puede mitigar la situación significativamente levantando el trasero del asiento y empujando su peso hacia atrás mientras frena. Tener una mayor parte de su peso más atrás del punto de pivote (el eje delantero) le dará aún más desaceleración antes de voltear.

Estas consideraciones, por muy interesantes que sean, son bastante académicas.

Los VERDADEROS determinantes de poder evitar una colisión NO son el límite teórico de desaceleración, sino si el ciclista está prestando o no suficiente atención para no entrar en una situación de frenado de pánico en primer lugar, el tiempo de reacción y el juicio del ciclista, el capacidad física del ciclista para usar correctamente el "inglés corporal" y el manejo de la bicicleta para detener la bicicleta a tiempo, maniobrar alrededor del obstáculo o simplemente chocar de una manera que evite la temida "cara de planta".

En serio, cualquier bicicleta con frenos medio decentes se detendrá bastante rápido. Lo que intento decir es que los mejores frenos y neumáticos del mundo no te ayudarán más que simplemente prestar atención a lo que tienes delante y practicar algunas habilidades de manejo.
Supongo que no recibió un voto negativo por el consejo práctico, sino porque su consejo no hace mucho para responder la pregunta.
Ya veo, eso es genial, pero simplemente no hay mucho que se pueda modificar en cuanto al diseño para optimizar la potencia de frenado. Siempre que sus frenos puedan patinar la rueda trasera, habrá recorrido la mayor parte del camino. Más allá de eso, todo se trata del ciclista.
¿Qué factores de diseño de bicicletas afectan la potencia de frenado?
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