jueves, 3 de junio de 2021

El aeromotor bipala y la resistencia de la rueda por fricción

 

Efecto del ciclo rotor sobre la estructura de la bicicleta

Gabriel Saitua 2021

Una de las resistencias que debemos superar al desplazarnos en bicicleta es “la resistencia a la rodadura” o fuerza de fricción, existente entre la cubierta de nuestra bicicleta y la superficie del asfalto, cuando nos desplazamos sin resbalar.

Se trata de fuerzas de fricción oblicuas, en sentido contrario al desplazamiento.

El coeficiente de rodadura es estático en parada y dinámico durante el movimiento.

El coeficiente de rodadura estático es un número que oscila entre 0 y 1. Para una rueda de bicicleta valores son habituales valores entre 0´0025 y 0´0050.

Para desplazarnos es necesario que la fuerza o torque que generamos sobre los pedales y que se transmite de forma  paralela al suelo, dividido por el peso de la bicicleta y ciclista generado sobre el asfalto, debe ser inferior o igual al coeficiente de rodadura  estático.

Nos preguntamos

¿Cómo podría afectar la cinemática del ciclo rotor bipala durante la aceleración sobre la resistencia dinámica?

Experimentación

Para aportar datos a ésta pregunta realizamos una experiencia, para la cual utilizamos la APP Phyphox. Desarrollada en el Segundo Instituto de Física de la Universidad Técnica de Aquisgrán. Alemania. (RWTH AACHEN UNIVERSITY)

https://phyphox.org/download/

Consideramos los tres ejes de los planos tridimensionales y registramos los datos de acelerometrías  en los tres ejes espaciales: x,y,z, (teniendo en cuenta la fuerza de la gravedad g). Figura 1.

En la experimentación realizada en taller, sin viento, colocando nuestro teléfono móvil con la aplicación en posición horizontal sobre el sillín de la bicicleta, encontrándose ésta elevada, apoyada y sin contacto con el suelo.

Figura 1.- Ejes del especio tridimensional. APP Phyphox

 


Figura 2.- Aeromotor bipala. Ciclo Rotor Eólico. Rueda Mavic. 

En la prueba realizamos en una rueda Mavic con Aeromotor Bipala (figura 2), realizamos 5 vueltas continuadas en la catalina con un plato 50 dientes y con un desarrollo total de 50/12, equivalente a una velocidad lanzada final >68Km/h. sin resistencia sobe el suelo.

Tras la primera fase correspondiente al movimiento de giro, y una vez transcurridos entre 15 a 20” se expresan los registros de acelerometría sobre la estructura de la bicicleta y sillín.

Los resultados indican que los registros de acelerometría (g) en (m/sg2) fueron débiles en los ejes x, y (figura 3).

Figura 3.- Acelerometría  media: 10m/sg sobre el eje x, vertical

Sin embargo, en el eje z, correspondiente al eje del plano vertical, la frecuencia pulsátil de aceleración media fue de 10m/sg2, durante 15 segundos, con una pulsatilidad progresiva ascendente entre 7´5 y 14´5m/sg2 (figura 3 y 4).

Figura 4.- Aceleración absoluta en el eje Z vertical

Media 10m/sg2. Mínima 7´5m/sg2. Máxima 14´5m/sg2

Conclusiones

Los datos de acelerometría obtenidos en la experimentación indican que la cinemática del aeromotor bipala afecta esencialmente al eje z vertical. La aceleración pulsátil media de 10m/sg2 en el eje vertical disminuye las fuerzas de fricción existentes entre la cubierta de la bicicleta y el asfalto, facilitando de ésta forma nuestro desplazamiento.

Los registros de acelerometría nos ayudan a comprender las mejoras que hemos apreciado en la práctica del ciclismo en fases de aceleración, cuando usamos un aeromotor bipala en la rueda trasera de la bicicleta. https://gabibici.blogspot.com/

 

Gabriel Saitua, Getxo 2021

 

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