Un carrito de compras en un supermercado, o un carrito de equipaje en un aeropuerto, tiene 4 ruedas debajo. Una observación cuidadosa muestra que las ruedas y las ruedas del carrito de supermercado no están fijas, sino que pueden girar libremente alrededor de un eje vertical. Si el eje está fijado a la carrocería del automóvil, las ruedas giratorias solo pueden avanzar en línea recta y el automóvil no puede girar.
También puede encontrar que cuando empuja el carro hacia adelante, las ruedas siempre siguen la parte trasera del eje de rotación. Si se cambia de adelante hacia atrás, la rueda girará repentinamente 180 grados cerca del eje vertical o en la posición del siguiente eje de rotación. En términos generales, la dirección de rodadura de la rueda universal debe ser coherente con la dirección de avance, de modo que el carrito de compras pueda sincronizarse con el movimiento local. Una vez que la dirección de rodadura de la rueda es inconsistente con la dirección de avance de la carrocería del vehículo, la fuerza de fricción en el suelo generará un par en el eje de rotación vertical en el frente y empujará la rueda a la misma posición que la dirección de marcha.
Al igual que las ruedas de un carrito de compras del supermercado, las bicicletas tienen un fenómeno similar. Si el eje de rotación de la horquilla delantera de la bicicleta se extiende hacia el suelo, el punto de intersección entre la horquilla y el suelo está siempre delante del punto de contacto entre la rueda delantera y el suelo. Cuando empujas la almohadilla hacia adelante, las ruedas delanteras siguen la dirección suavemente. Si se hace rodar el cochecito hacia atrás, la posición opuesta de la rueda delantera y la horquilla delantera es exactamente la opuesta. Las fuerzas de fricción laterales son en dirección opuesta y las ruedas delanteras oscilan.
La posición relativa del pivote de la horquilla delantera y el punto de contacto de la rueda delantera con el suelo es muy importante para garantizar la estabilidad de la bicicleta. Para ver este efecto, construya una bicicleta especial de modo que el eje de rotación de la horquilla de la bicicleta cruce el suelo en la parte trasera del punto de contacto entre la rueda delantera y el suelo. En una bicicleta en particular como esta, no importa cuán inteligentes sean tus habilidades ciclistas, tu bicicleta será inestable.
Aunque la bicicleta se inventó hace más de 200 años, es difícil explicar por qué las ruedas fijas del carro se empujan hacia abajo y el principio mecánico de conducción es estable. La posición del eje de la rueda delantera es un factor importante que afecta a la estabilidad de la bicicleta, incluso más importante que el efecto de inercia rotacional de la rueda.
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