Los operadores de vehículos de vía única , como ciclistas y motociclistas , utilizan el contraviraje para iniciar un giro hacia una dirección determinada al girar momentáneamente el contrarrevolucionario en la dirección deseada ("girar a la izquierda para girar a la derecha"). Para negociar un giro con éxito, el centro de masa combinado del ciclista y el vehículo de una sola vía primero debe inclinarse en la dirección del giro, y girar brevemente en la dirección opuesta provoca esa inclinación. [1] La acción de contraviraje del piloto a veces se denomina "dar una orden de dirección". [2] [3] : 15
La literatura científica no proporciona una definición clara y completa de contraviraje. De hecho, "no siempre se hace una distinción adecuada entre el par de dirección y el ángulo de dirección ...". [4]
Cómo funciona
Cuando se realiza un contraviraje para girar a la izquierda, se realiza lo siguiente: [5] [6]
- Se aplica un par en el manillar a la derecha.
- La rueda delantera entonces girará alrededor del eje de dirección hacia la derecha y el neumático generará fuerzas en el parche de contacto a la derecha.
- La máquina en su conjunto gira hacia la derecha
- Debido a que las fuerzas en el parche de contacto están al nivel del suelo, esto saca las ruedas "de debajo" de la bicicleta hacia la derecha y hace que se incline hacia la izquierda.
- El ciclista, o en la mayoría de los casos la estabilidad inherente de la bicicleta, proporciona el par de dirección necesario para girar la rueda delantera hacia la izquierda y en la dirección del giro deseado.
- La bicicleta comienza un giro a la izquierda.
Si bien esto parece ser una secuencia compleja de movimientos, todos los niños que andan en bicicleta la realizan. La secuencia completa pasa desapercibida para la mayoría de los ciclistas, por lo que algunos afirman que no lo hacen. [6]
También es importante distinguir el par de dirección necesario para iniciar la inclinación requerida para un giro dado del par de dirección sostenido y el ángulo de dirección necesarios para mantener un radio y un ángulo de inclinación constantes hasta que llegue el momento de salir de la curva.
- El par y el ángulo de dirección iniciales son opuestos a la dirección de giro deseada.
- El ángulo de dirección sostenido está en la misma dirección que el giro.
- El par de dirección sostenido requerido para mantener ese ángulo de dirección es con o opuesto a la dirección de giro [7] dependiendo de la velocidad de avance, la geometría de la bicicleta y la distribución de masa combinada de la bicicleta y el ciclista.
Necesito inclinarse para girar
Una bicicleta puede negociar una curva solo cuando el centro de masa combinado de la bicicleta y el ciclista se inclina hacia el interior del giro en un ángulo apropiado para la velocidad y el radio del giro:
dónde es la velocidad de avance, es el radio del giro y es la aceleración de la gravedad . [8]
Las velocidades más altas y los giros más cerrados requieren mayores ángulos de inclinación. Si la masa no se inclina primero en la curva, la inercia del ciclista y la bicicleta hará que continúen en línea recta mientras los neumáticos salen de debajo de ellos a lo largo de la curva. La transición de andar en línea recta a negociar un giro es un proceso de inclinar la bicicleta hacia el giro, y la forma más práctica de provocar esa inclinación (del centro de masa combinado de la bicicleta y el ciclista) es mover los puntos de apoyo. en la dirección opuesta primero. [9]
Lean estable
A medida que se acerca al ángulo deseado, la rueda delantera generalmente debe dirigirse hacia el giro para mantener ese ángulo o la bicicleta continuará inclinándose con la gravedad, aumentando la velocidad, hasta que el costado toque el suelo. Este proceso a menudo requiere poco o ningún esfuerzo físico, porque la geometría del sistema de dirección de la mayoría de las bicicletas está diseñada de tal manera que la rueda delantera tiene una fuerte tendencia a girar en la dirección de una inclinación.
El par real que el ciclista debe aplicar al manillar para mantener un giro estable es una función compleja de la geometría de la bicicleta, la distribución de masa, la posición del ciclista, las propiedades de los neumáticos, el radio de giro y la velocidad de avance. A bajas velocidades, el par de dirección necesario para el ciclista suele ser negativo, es decir, opuesto a la dirección del giro, incluso cuando el ángulo de la dirección está en la dirección del giro. A velocidades más altas, la dirección del par de entrada necesario a menudo se vuelve positiva, es decir, en la misma dirección que el giro. [7] [10]
A bajas velocidades
A bajas velocidades, el contraviraje es igualmente necesario, pero el contraviraje es tan sutil que queda oculto por las continuas correcciones que se realizan al equilibrar la bicicleta, que a menudo caen por debajo de una diferencia o umbral de percepción apenas perceptible del ciclista. El contraviraje a baja velocidad puede quedar aún más oculto por el consiguiente ángulo de dirección mucho mayor posible en la dirección del giro. [ cita requerida ]
Efectos giroscópicos
Un efecto de girar la rueda delantera es un momento de balanceo causado por la precesión giroscópica . La magnitud de este momento es proporcional al momento de inercia de la rueda delantera, su velocidad de giro (movimiento hacia adelante), la velocidad a la que el ciclista gira la rueda delantera aplicando un par de torsión al manillar y el coseno del ángulo entre los ejes. eje de dirección y la vertical. [10]
Para una motocicleta de muestra que se mueve a 22 m / s (50 mph) que tiene una rueda delantera con un momento de inercia de 0,6 kgm 2 , girar la rueda delantera un grado en medio segundo genera un momento de balanceo de 3,5 Nm. En comparación, la fuerza lateral sobre el neumático delantero cuando sale por debajo de la motocicleta alcanza un máximo de 50 N. Esto, actuando sobre la altura de 0,6 m (2 pies) del centro de masa, genera un momento de balanceo de 30 Nm. . [10]
Si bien el momento de las fuerzas giroscópicas es solo el 12% de esto, puede desempeñar un papel importante porque comienza a actuar tan pronto como el ciclista aplica el par, en lugar de aumentar más lentamente a medida que la rueda se desplaza. Esto puede resultar especialmente útil en las carreras de motos . [10]
Motocicletas
El contraviraje deliberado es esencial para la conducción segura de una motocicleta y, como resultado, generalmente es parte de los cursos de conducción segura organizados por organizaciones como la Motorcycle Safety Foundation , el Canada Safety Council o los proveedores australianos de Q-Ride. El contraviraje deliberado de una motocicleta es una forma mucho más eficiente de conducir que simplemente inclinarse. [3] : 15 A velocidades más altas, la propiedad de autoequilibrio de la bicicleta se vuelve más rígida y una determinada fuerza de entrada aplicada al manillar produce cambios más pequeños en el ángulo de inclinación. [3] : 16
Capacitación
Gran parte del arte de tomar curvas en una motocicleta consiste en aprender a empujar con eficacia las empuñaduras en las curvas y a mantener los ángulos de inclinación adecuados durante la curva. Cuando surge repentinamente la necesidad de un viraje rápido hacia un lado en una emergencia, es esencial saber, a través de la práctica previa, que el contraviraje es la forma más eficiente de cambiar el rumbo de la motocicleta. [3] : 16 Muchos accidentes ocurren cuando los ciclistas experimentados que nunca han desarrollado cuidadosamente esta habilidad se encuentran con un obstáculo inesperado.
Para fomentar la comprensión de los fenómenos relacionados con la contradirección, a veces se utiliza la frase dirección positiva . [11] [12] Otras frases son "PRESIONAR - Para girar, la motocicleta debe inclinarse", "Para inclinar la motocicleta, presione la empuñadura en la dirección del giro" o "Presione a la izquierda - inclinarse a la izquierda - ir a la izquierda". [13]
La Motorcycle Safety Foundation enseña la dirección contraria a todos los estudiantes en todas sus escuelas, al igual que todas las escuelas de carreras de motos. El contraviraje se incluye en los manuales y pruebas estatales para el operador de motocicletas, como Washington, [14] Nueva Jersey, [15] California, [16] y Missouri. [17]
Seguridad
Según el Informe Hurt , la mayoría de los motociclistas en los Estados Unidos frena demasiado y derrapa la rueda trasera y frena menos la delantera cuando se esfuerza por evitar una colisión. La capacidad de contravirarse y virar bruscamente estaba esencialmente ausente en muchos conductores de motocicletas. [18] La a menudo pequeña cantidad de entrada de contradirección inicial requerida para que la bicicleta se incline, que puede ser de tan solo 0,125 segundos, mantiene a muchos ciclistas inconscientes del concepto. [19]
Vehículos multipista
Las motocicletas de tres ruedas sin la capacidad de inclinarse no tienen necesidad de contraviraje, y un par de dirección inicial en una dirección no da como resultado automáticamente un giro en la otra dirección. Esto incluye plataformas de sidecar donde el automóvil está montado rígidamente en la bicicleta. El BRP Can-Am Spyder Roadster de tres ruedas utiliza dos ruedas delanteras que no se inclinan, por lo que se conduce como un automóvil. [20]
Algunos sidecar permiten que la motocicleta se incline independientemente del sidecar y, en algunos casos, el sidecar incluso se inclina en paralelo con la motocicleta. Estos vehículos deben contrarrestarse de la misma manera que una motocicleta en solitario. [21] El Piaggio MP3 de tres ruedas utiliza varillajes mecánicos para inclinar las dos ruedas delanteras en paralelo con el bastidor trasero, de modo que se contrarresta de la misma manera que una motocicleta de dos ruedas. [20]
Los vehículos de múltiples orugas que se inclinan libremente deben equilibrarse haciendo un contraviraje antes de girar. Los vehículos inclinados de múltiples orugas que se inclinan a la fuerza, como el Carver , se inclinan sin contrarrestar el control y el operador no los equilibra. Las versiones posteriores del Carver introdujeron el contraviraje automático para aumentar la velocidad de inclinación y reducir la fuerza requerida para inclinar el vehículo. Otros vehículos de inclinación forzada pueden incorporar dirección contraria automática. [22] En 1984, se desarrolló un prototipo de vehículo inclinable de múltiples orugas con inclinación libre que emplea contraviraje automático y no requiere ninguna habilidad de equilibrio. [23]
Contraviraje mediante cambio de peso
Con una bicicleta suficientemente liviana (especialmente una bicicleta ), el ciclista puede iniciar una inclinación y un giro sin usar el manillar cambiando el peso corporal, lo que algunos autores denominan contra inclinación . [8] [24] [25] [26] La experimentación física documentada muestra que en bicicletas pesadas (muchas motocicletas ) cambiar el peso corporal es menos efectivo para iniciar inclinaciones. [27]
Se hace lo siguiente cuando se realiza un contraviraje usando el cambio de peso para girar a la izquierda:
- El ciclista aplica un par momentáneo, ya sea en el asiento a través de las piernas o en el torso, que hace que la bicicleta se incline hacia la derecha.
- El centro de masa combinado de la bicicleta y el ciclista solo se baja y no se mueve hacia afuera, pero si la parte delantera de la bicicleta puede girar libremente sobre su eje de dirección, la inclinación hacia la derecha hará que gire hacia la derecha mediante alguna combinación. de precesión giroscópica, fuerzas de reacción del suelo, fuerza gravitacional en un centro de masa fuera del eje o simplemente la inercia de un centro de masa fuera del eje dependiendo de la geometría exacta y la distribución de masa de la bicicleta en particular y la cantidad de torque y la velocidad en el que se aplica. [8] [28]
- Este contraviraje hacia la derecha hace que el contacto con el suelo se mueva hacia la derecha del centro de masa, a medida que la bicicleta avanza, generando así una inclinación hacia la izquierda. Finalmente, la parte delantera gira a la izquierda y la bicicleta entra en el giro a la izquierda.
La cantidad de dirección hacia la izquierda necesaria para equilibrar la inclinación hacia la izquierda apropiada para la velocidad de avance y el radio de giro se controla mediante el par generado por el ciclista, nuevamente en el asiento o en el torso.
Para enderezar fuera de la curva, el ciclista simplemente invierte el procedimiento para entrar en ella: hacer que la bicicleta se incline más hacia la izquierda; esto hace que gire más hacia la izquierda, lo que mueve los parches de contacto de la rueda más hacia la izquierda, reduciendo eventualmente la inclinación hacia la izquierda y saliendo de la curva.
Un estudio de la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras mostró que la inclinación del conductor tiene una mayor influencia en una motocicleta más liviana que en una más pesada, [29] lo que ayuda a explicar por qué la conducción sin manos es menos efectiva en motocicletas pesadas. Inclinar el torso con respecto a la bicicleta no hace que la bicicleta se incline lo suficiente como para generar nada más que los giros más superficiales. Los ciclistas sin manos pueden mantener una bicicleta pesada centrada en un carril y negociar giros de carretera poco profundos, pero no mucho más.
Las maniobras complejas no son posibles usando solo el cambio de peso porque incluso para una máquina liviana la autoridad de control es insuficiente. [24] Aunque en una bicicleta lo suficientemente liviana (especialmente una bicicleta ), el ciclista puede iniciar una inclinación y un giro cambiando el peso corporal, [8] no hay evidencia de que las maniobras complejas se puedan realizar solo con el peso corporal. [27]
Otros usos
Algunos autores también utilizan el término contraviraje para referirse a la necesidad de las bicicletas de girar en la dirección opuesta al giro (ángulo de dirección negativo) para mantener el control en respuesta a un patinaje significativo de la rueda trasera. [10] Las carreras de motos se llevan a cabo en una pista ovalada con una superficie suelta de tierra, cenizas o pizarra. Los ciclistas deslizan sus máquinas hacia los lados, deslizándose o abriéndose paso en los giros, utilizando una forma extrema de este tipo de contraviraje que se mantiene durante todo el giro. Esto también funciona, sin energía, para bicicletas en superficies sueltas o resbaladizas, aunque es una técnica avanzada.
El término también se utiliza en la discusión de la técnica de conducción de automóviles llamada derrapar .
Los hermanos Wright
Wilbur Wright explicó el contraviraje de esta manera:
Le he preguntado a decenas de ciclistas cómo giran a la izquierda. Nunca he encontrado una sola persona que haya declarado todos los hechos correctamente cuando se le preguntó por primera vez. Casi invariablemente decían que para girar a la izquierda, giraban el manillar hacia la izquierda y como resultado daban un giro a la izquierda. Pero al interrogarlos más, algunos estarían de acuerdo en que primero giraron el manillar un poco hacia la derecha, y luego, cuando la máquina se inclinó hacia la izquierda, giraron el manillar hacia la izquierda y, como resultado, hicieron el círculo, inclinándose hacia adentro. [30] [31]
Ver también
- Dinámica de bicicletas y motocicletas
- Seguridad de la motocicleta
Notas
- ^ Sheldon Brown . "Contraviraje" . Consultado el 9 de noviembre de 2012 .
"Contraviraje" se refiere al movimiento momentáneo del manillar en la dirección opuesta al giro deseado.
- ^ "Plan de estudios para los permisos de conducir A1, A2 y A" / "Læreplan Førerkortklasse A1, A2 y A" (PDF) . Administración de Carreteras Públicas de Noruega . 2013. p. 55.
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Un par de torsión positivo hacia la derecha conduce a ángulos de giro y balanceo negativos, correspondientes a un giro a la izquierda. Este comportamiento a menudo se denomina contraviraje, y parece que se conocía en los primeros días del ciclismo, aunque no siempre se hace una distinción adecuada entre el par de dirección y el forzamiento del ángulo de dirección.
- ^ Jones, David (1970). "La estabilidad de la bicicleta" (PDF) . Consultado el 31 de marzo de 2009 .
- ^ a b "Más sobre contraviraje" , Cycle World : 71, octubre de 1985,
[Una] motocicleta tiene que inclinarse para girar, y al contravirarse hacia la izquierda se saca la rueda delantera de debajo de la motocicleta, lo que hace que la motocicleta se incline hacia la derecha. Entonces, la secuencia básica para el giro a la derecha es la siguiente: gire las barras hacia la izquierda para comenzar el giro, y luego déjelas girar hacia la derecha mientras toma una actitud firme en las curvas. Muchos (si no la mayoría) de los motociclistas no son conscientes de esta secuencia y la encuentran un poco increíble ... [pero] es la única forma de hacer que una motocicleta gire rápidamente.
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Referencias
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- Leif Klyve; Henry Enoksen; Gunnar Kubberød (2006). "Control total" / "Control total" (PDF) . Unión de Motociclistas de Noruega . ISBN 82-92276-00-9. Archivado desde el original (PDF) el 8 de octubre de 2008.
enlaces externos
- Equilibrio y dirección , por Tony Foale
- Control total (versión en inglés) , por Norwegian Motorcycle Union
- Experimentación física "No BS Machine"
- "La física del monociclo" 5 minutos, explica el contraviraje desde los principios fundamentales de la física, requiere Adobe Flash