Si estoy parado en mi bicicleta y hago girar los pedales hacia atrás, ¿no me caeré debido al momento angular?

Question

Si estoy parado en mi bicicleta y hago girar los pedales hacia atrás, ¿no me caeré debido al momento angular?

uri

Si estoy en mi bicicleta y están estacionarios, y hago girar los pedales hacia atrás, ¿me será más difícil caer de lado debido al momento angular que estoy generando con mis piernas y pedales?

Nunca noto ninguna diferencia en la estabilidad y me pregunto por qué.

Kunal Pawar

Nunca funciona de esa manera. Cuando era niño, intenté hacer muchas cosas estúpidas. Pensé que pedalear hacia atrás me haría andar en reversa. Pero cada vez que hacía eso, la cadena se aflojaba. Por lo que tu estabilidad es prácticamente la misma que sería si no estuvieras pedaleando hacia atrás. Creo que pedalear hacia atrás manteniendo la bicicleta parada te haría caer más rápido porque el movimiento que haces con las piernas aplica un torque en el cuadro de la bicicleta. Tal vez la diferencia en su estabilidad sea tan mínima que le resulte difícil percibirla. Tal vez esté en algún lugar alrededor

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Respuestas (3)

Si estoy parado en mi bicicleta y hago girar los pedales hacia atrás, ¿no me caeré debido al momento angular?

Nunca funciona de esa manera. Cuando era niño, intenté hacer muchas cosas estúpidas. Pensé que pedalear hacia atrás me haría andar en reversa. Pero cada vez que hacía eso, la cadena se aflojaba. Por lo que tu estabilidad es prácticamente la misma que sería si no estuvieras pedaleando hacia atrás. Creo que pedalear hacia atrás manteniendo la bicicleta parada te haría caer más rápido porque el movimiento que haces con las piernas aplica un torque en el cuadro de la bicicleta. Tal vez la diferencia en su estabilidad sea tan mínima que le resulte difícil percibirla. Tal vez esté en algún lugar alrededor $~0.1$ segundos

Harmohit Singh · Answer 1

Cuando te caes de la bicicleta, te giran hacia la izquierda o hacia la derecha. Es decir, tu desplazamiento angular está en el plano perpendicular al plano de la bicicleta. La dirección del vector de par es siempre perpendicular al plano de desplazamiento angular. Por lo tanto, la dirección del momento de torsión que hace que caigas es en la dirección en la que apunta la bicicleta o en la dirección antiparalela a ella, dependiendo de si caes hacia la izquierda o hacia la derecha. Cuando giras el pedal hacia atrás, el desplazamiento angular de tus pies está en el plano de la bicicleta. Entonces, el torque que aplicas es perpendicular al plano de la bicicleta. Por lo tanto, el par que hace que caigas y el par que aplicas son perpendiculares entre sí. Como la componente perpendicular de un vector es siempre 0,

Juan Alexiou · Answer 2

No, no lo hace . Consideré la dinámica de un disco giratorio de titulación de radio $R$ y masa $m$ , con ángulo de inclinación $\psi$ y velocidad de rotacion $\Omega$ .

La ecuación de movimiento del ángulo de inclinación no depende de la velocidad de giro del disco (o su aceleración)

\ddot{ψ} = \frac{4 gramo pecado ψ}{5 R}

$\ddot{\psi} = \frac{4 g \sin \psi}{5 R}$

¿ Cómo ?

Puse como eje x a lo largo de la bicicleta y eje y "hacia arriba". La cinemática del centro del disco es

\begin{aligned} r_{C} & = {(\begin{matrix} 0 & R porque ψ & R pecado ψ \end{matrix})}^{⊤} \\ v_{C} & = {(\begin{matrix} 0 & - R \dot{ψ} pecado ψ & R \dot{ψ} porque ψ \end{matrix})}^{⊤} \\ a_{C} & = {(\begin{matrix} 0 & - R {\dot{ψ}}^{2} porque ψ - R \ddot{ψ} pecado ψ & - R {\dot{ψ}}^{2} pecado ψ + R \ddot{ψ} porque ψ \end{matrix})}^{⊤} \end{aligned}

$\begin{align} {\bf r}_C& = \pmatrix{0 & R \cos\psi & R \sin \psi}^\top \\ {\bf v}_C & = \pmatrix{0 & -R \dot{\psi} \sin\psi & R \dot{\psi} \cos \psi}^\top \\ {\bf a}_C & = \pmatrix{0 & -R \dot{\psi}^2 \cos\psi-R \ddot{\psi} \sin\psi & -R \dot{\psi}^2 \sin \psi+R \ddot{\psi} \cos \psi}^\top \\ \end{align}$

Esto nos ayuda a encontrar las fuerzas de reacción. ${\bf N}$ desde el suelo usando las leyes de Newton

norte + metro gramo = metro a_{C}} \begin{aligned} {norte}_{X} & = 0 \\ {norte}_{y} & = metro gramo - metro R ({\dot{ψ}}^{2} porque ψ + \ddot{ψ} pecado ψ) \\ {norte}_{z} & = metro R (- {\dot{ψ}}^{2} pecado ψ + \ddot{ψ} porque ψ) \end{aligned}

$\left. \vphantom{\pmatrix{M\\M\\M}} {\bf N} + m {\bf g} = m {\bf a}_C \right\} \begin{align} N_x & = 0 \\ N_y & = m g -m R ( \dot{\psi}^2 \cos\psi + \ddot{\psi} \sin \psi ) \\ N_z & = m R (-\dot{\psi}^2 \sin \psi + \ddot{\psi} \cos\psi) \end{align}$

Ahora nos damos cuenta de que el momento de inercia de la masa del disco a lo largo del eje de inclinación ( eje x ) es $I_x = \frac{m}{4} R^2$ . Al mismo tiempo, el movimiento angular del disco es

\begin{aligned} ω & = {(\begin{matrix} \dot{ψ} & - Ω pecado ψ & Ω porque ψ \end{matrix})}^{⊤} \\ α & = {(\begin{matrix} \ddot{ψ} & - Ω \dot{ψ} porque ψ & Ω \dot{ψ} pecado ψ \end{matrix})}^{⊤} \end{aligned}

$\begin{align} {\boldsymbol \omega} &= \pmatrix{ \dot{\psi} & -\Omega \sin \psi & \Omega \cos \psi}^\top \\ {\boldsymbol \alpha} &= \pmatrix{ \ddot{\psi} & -\Omega \dot{\psi} \cos \psi & \Omega \dot{\psi} \sin \psi}^\top \end{align}$

Ahora podemos encontrar el movimiento del eje de inclinación. $\ddot{\psi}$ así como el momento de reacción desde el suelo ${\bf M}$ usando las ecuaciones de rotación de Euler a lo largo del eje x . Dado que el momento de inercia de la masa a lo largo del eje x no depende del ángulo de inclinación, no hay efectos giroscópicos a lo largo de este eje (el ${\boldsymbol \omega} \times {\rm I}{\boldsymbol \omega}$ término tiene cero para su primer componente)

{norte}_{y} (R pecado ψ) + {norte}_{z} (- R porque ψ) = (\frac{metro}{4} R^{2}) \ddot{ψ}

$N_y (R \sin \psi) + N_z (-R \cos \psi) = \left( \frac{m}{4} R^2 \right) \ddot{\psi}$

Ahora puedes resolver lo anterior para $\ddot{\psi}$ .

SeñorBrushy · Answer 3

Estoy de acuerdo con las otras respuestas en la conclusión, no hay estabilidad cuando está parado, retrocediendo o no . Sin embargo, creo que puedo explicar mejor por qué.

Primero debe comprender por qué una bicicleta rodante es estable. Es posible que haya oído hablar del efecto giroscópico como responsable de la estabilidad. Esa es solo una parte de la respuesta.

Cuando una bicicleta avanza, ambas ruedas giran y están listas para proporcionar un efecto giroscópico. También los pedales y la cadena girarán (aunque más lentamente) y contribuirán. Pero contribuir ¿cómo?

Cuando te inclinas de lado en tu bicicleta

Llamemos eje longitudinal 'x', eje lateral apuntando a la derecha 'y' y eje vertical 'z'.

Cuando te inclinas hacia los lados (desplazas tu cuerpo a lo largo de '+y'), la gravedad te empujará hacia abajo a lo largo de '-z', y la reacción del suelo (a lo largo de '+z') impartirá un par en tu bicicleta (alrededor de '-x') , haciéndolo inclinarse aún más. Si esto continúa, te caerás.

Introduzca el efecto giroscópico. Cuando las ruedas que giran rápidamente (rotación alrededor de '-y') reciben un par fuera del eje ('-x'), reacciona inclinando su eje de rotación alrededor del tercer eje ('+z'). ¡Pero eso no ayuda en sí mismo porque la bicicleta se inclina alrededor de '-x'!

Impacto del efecto giroscópico de la rueda trasera y la cadena

Esos dos elementos hacen que el cuadro de la bicicleta quiera girar hacia la derecha ("+z"). Dado que ambos neumáticos están muy separados y se adhieren bien al suelo, la bicicleta está firmemente plantada y eso no hace que la bicicleta gire en absoluto (los neumáticos anularán este par transmitiéndolo completamente al suelo).

Esto es lo que sucede cuando estás sentado en una bicicleta estacionaria y estás pedaleando hacia atrás (aunque el efecto giroscópico se invierte al pedalear hacia atrás , se conserva la futilidad general).

Impacto del efecto giroscópico de la rueda delantera

La rueda delantera también intenta girar a la derecha ("+z"). Sin embargo, dado que la rueda delantera está articulada alrededor de la vertical del tubo de dirección, dicho par no se transmite al resto del cuadro. En cambio, todo el conjunto de la rueda delantera se dirige hacia la derecha . El neumático delantero lo resistirá un poco, pero no tiene palanca de brazo alrededor de 'z', y el hecho de que esté rodando ayudará a que se deforme adecuadamente. Ahora esta dirección cambia cosas.

La bicicleta ahora se inclina naturalmente en un giro, girando hacia él, por lo tanto, hace el giro . Llega un punto en el que la velocidad de giro es suficiente para que aparezca la fuerza 'centrífuga' y enderece la bicicleta. De ahí viene el efecto estabilizador.

Ahora puede ver claramente por qué cuando está parado, con la rueda delantera inmóvil, no se logra una velocidad de giro, no se genera 'fuerza centrífuga' y no hay estabilidad. Agregar un efecto giroscópico en la cadena al retroceder no tendrá ningún efecto en este proceso.

Si estoy parado en mi bicicleta y hago girar los pedales hacia atrás, ¿no me caeré debido al momento angular?

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Kunal Pawar

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Juan Alexiou

SeñorBrushy

Cuando te inclinas de lado en tu bicicleta

Impacto del efecto giroscópico de la rueda trasera y la cadena

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