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• Jose Ricardo Bautista

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Trabajo de Física I

Tema: cómo funciona la bicicleta

Integrantes: José Ricardo Bautista Mejía Ambrosio José Martínez Carlos Vergara Jonathan López

Profesor: Jean Fred murillo

Universidad de Córdoba Facultad de Ingeniería de Sistemas

Montería - Córdoba 2014

Introducción: En el siguiente informe, hablaremos y comprenderemos el manejo y el funcionamiento de, cómo funciona la bicicleta mediante el video visto en clases: “La bicicleta en la historia de la humanidad: A fuerza de pedales”, considerando la bicicleta como en el vehículo de locomoción más ecológico, sencillo y saludable que conocemos hoy en día, conoceremos cuales son las fuerzas físicas que se ejercen al momento de andar en ella. Mediante este video identificaremos las fuerzas físicas existentes que actúan en ella al momento de andar, conoceremos que para alcanzar una mayor rapidez en ella, es importante la posición aerodinámica y los materiales sobre los cuales está hecha la bicicleta.

Objetivos: Objetivo general:  Analizar y comprender el video: “La bicicleta en la historia de la humanidad: A fuerza de pedales” y comprender como anda la bicicleta mediante la física. Objetivos específicos:

 aprender cómo funciona la bicicleta en el campo de la física.  identificar las leyes físicas que se ejercen al momento de andar en una bicicleta.  Reconocer como actúa la aerodinámica en la bicicleta y por que los materiales son importantes paya su rapidez.

La bicicleta y su funcionamiento: En el campo de la física y la Ingeniería, la bicicleta es un conjunto de maquinas simples lo cual tienes muchas cosas que enseñarnos, cada uno de los elementos que tiene como (dirección, sillín, caballo, cadena de transmisión, frenos, piñones, ruedas, neumáticos, etc.), pese a su simple apariencia, encierran un montón de geniales ideas y de diseños, físicos, de ingeniería e innovación de materiales que convierten a la bicicleta en el vehículo de locomoción más ecológico, sencillo y saludable y fácil de manejar que conocemos hoy en día. Para saber cómo funcionan, necesitamos saber un poco de Física, ya que andar en bicicleta obedece a sus leyes. Si hablamos de leyes físicas, también hay un montón de ellas que intervienen en su funcionamiento 1) Primera Ley de Newton o Ley de la Inercia: Responsable de que la bicicleta siga rodando cuando dejamos de dar pedales, aunque debido al rozamiento y la fricción irá disminuyendo la velocidad. 2) Segunda Ley de Newton o principio fundamental de la dinámica: Para una misma fuerza, la aceleración será mayor cuanto menor sea la masa del tándem bicicletaciclista. De aquí la búsqueda de materiales ligeros y la disminución del peso de los ciclistas. 3) Tercera Ley de Newton o Principio de Acción-Reacción: Al pedalear, la fuerza llega a la rueda trasera, que a su vez ejerce sobre el suelo una fuerza de acción. La reacción del suelo es devolver una fuerza sobre la rueda trasera, de igual dirección pero de sentido opuesto. Es decir, siempre hacia delante. 4) Ley de Hooke: La bicicleta sólo tiene dos puntos de apoyo (los contactos de las dos ruedas con el suelo), que no permite que la bicicleta se tenga en pie por si misma, y hace necesario el tercer punto (pata de cabra) que delimitarán el triángulo y en cuya superficie caerá el vector que representa el peso de la bicicleta Intervienen varias fuerzas. Algunas acciones que sentimos mientras andamos en bicicleta son:  Fuerza y movimiento. La fuerza hace que las cosas se muevan o se detengan. Al pedalear una bicicleta, podemos observar como los músculos crean una fuerza; el cuerpo humano es como la maquinaria de la bicicleta. Al mover los pedales se inicia el movimiento hacia adelante; al accionar los frenos, también se ejerce una fuerza que detiene el movimiento de la bicicleta. Si se acelera y se va a gran velocidad, se trabaja en contra de la resistencia que ejerce el aire, que empuja al cuerpo. Y si hay irregularidades en el camino como topes, se requiere

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más fuerza y energía, ya que los topes reducen la energía cinética y por consiguiente se reduce la velocidad. El movimiento de la llanta es un movimiento similar el de una cinta o banda trasportadora usada en la industria. Donde el movimiento circular de un tambor, produce un movimiento rectilíneo continuo en una dirección. La Gravedad. Es la causante de las caídas. Hay que pedalear lo suficientemente fuerte para lograr que las ruedas giren rápido para mantener un movimiento hacia adelante, que contrarreste la fuerza de gravedad, por esto subir una cuesta es difícil. Una bicicleta funciona como un giroscopio, que son aparatos que desafían la gravedad. Entonces al andar en bicicleta es desafiar a la gravedad. Inercia. De acuerdo a la Primera Ley de Newton, la inercia es la tendencia de un objeto que está en movimiento a continuar moviéndose, o a estar quieto si está en reposo. La inercia en la bicicleta se puede sentir cuando aplicamos los frenos, ya que al frenar, la bicicleta no se detiene inmediatamente, se continúa desplazando por pocos centímetros. Fricción. Es la fuerza que hace que las cosas en movimiento se detengan. La fricción tiende a detener o a acelerar según sea la superficie. Por ejemplo, el andar en bicicleta en una superficie con hielo o mojada, no habrá la suficiente fricción entre la superficie de la llanta y la superficie del hielo o el agua, pudiendo entonces derrapar o patinar sin control. La fricción también actúa en las partes de la bicicleta, ya que una cadena y engranes aceitados la disminuyen; el aceite ayuda a que los engranes giren mejor y se conserven por más tiempo. Los frenos de una bicicleta son también en base a la fricción, al accionarlos, un par de soportes de plástico sujetan la parte metálica de las ruedas. Conforme los soportes de plástico se aprietan en cada una, transforman la energía cinética en calor.

Como actúa la aerodinámica en una bicicleta: La resistencia aerodinámica: El ciclista sobre la bicicleta tiene tres puntos de apoyo (pedal, sillín y manillar) y de ellos hay dos que pueden considerarse fijos (pedal y sillín), aunque ambos permiten en la actualidad un mínimo grado de movimiento. Con la mayor parte de los pedales actuales hay una cierta libertad en la rotación, mientras que a nivel de sillín hay cierta libertad en sentido longitudinal. El tercer punto de apoyo (manillar) permite mucha más movilidad, dado que la posición de las manos puede variar de forma significativa. La posición del ciclista sobre la bicicleta puede tener por tanto una gran variabilidad, que viene dada en primer lugar por la posición relativa existente entre pedales, sillín y manillar, pero dentro de unas medidas fijas de los tres puntos de apoyo clásicos de la bicicleta, el ciclista puede igualmente modificar de forma significativa su posición. Para los corredores profesionales del ciclismo mundial, la posición en la bicicleta es una forma primordial para alcanzar una mayor velocidad dentro de una carrera, ya que una excelente posición proporciona una ligera circulación del aire, lo cual produce una resistencia reducida. Al andar en bicicleta, el movimiento de balance toma gran importancia. Cuando la bicicleta se balancea por el pedaleo, el movimiento en el manubrio del ciclista lo contrarresta en un movimiento automático para evitar caídas. Diseño de la bicicleta para una mayor rapidez: Los avances tecnológicos de diseño y fabricación han marcado la tendencia del uso del carbono como componente principal de las bicicletas y cada vez se utiliza en más piezas. Para el triatlón Olímpico, se requiere una bicicleta que sea maniobrable y que responda fácilmente a los cambios de terreno, curvas, aceleraciones y desaceleraciones, por lo que normalmente se utilizan bicicletas clásicas de ruta, que son más livianas y manejables. En una bicicleta de ruta el radio es de 28 pulgadas de diámetro, con los tubos vertical y horizontal de la misma medida (o muy similares), y el ángulo entre ellos variando entre 71° y 75°, lo que hace que el ciclista vaya sentado “más atrás”; ésta es una posición más eficiente en términos de transferencia de fuerza, mejor para subir y que da más control de la bicicleta.

Nota: ¿Cómo soportan las llantas el peso de una persona? Las llantas tienen un efecto giroscópico, en parte a como se distribuye la masa, y en parte en cómo actúan las fuerzas en el giro de la llanta delantera. Pueden llegar a medir hasta 70 cm de diámetro, son más grandes que las llantas de los automóviles. Entre más altas son las ruedas, más multiplican la velocidad cuando giran sobre su eje. Si una persona pesa 60 kg cada llanta soporta en promedio 30 kg sin considerar el peso de la bicicleta. Los rayos hacen que las ruedas no pierdan su forma con el peso, ya que cada rueda tiene entre 30 y 40 rayos, cada rayo Sostiene solo una fracción del peso total, que puede ser 1 kg. Los rayos hacen que las bicicletas sean fuertes y ligeras, reducen además la resistencia del aire, en especial la rueda delantera.

Conclusión: En el anterior informe sobre el funcionamiento de la bicicleta, mediante el video visto en clases: “La bicicleta en la historia de la humanidad: A fuerza de pedales”, por medio de este video comprendimos el funcionamiento de la bicicleta, lo cual es considerado como un vehiculó locomotor, sencillo y saludable para los seres humanos. Mediante el video anteriormente visto en clase comprendimos cuán importante y sencillo es manejar una bicicleta, conociendo e identificando las diferentes fuerzas físicas que son ejercidas por el humano y la tierra que al momento de andar en ella, conociendo también que a través de realizaciones de experimentos físicos y diseños extraordinarios de las nuevas bicicletas podemos alcanzar grandes velocidades.

Bibliografía:  http://www.youtube.com/watch?v=0WBbUtT7q3U  http://e-ciencia.com/blog/curiosidades/fisica-en-una-bicicleta/  http://jaivan.wordpress.com/2011/03/25/fisica-de-la-bicicleta-ii/