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Ciencia Nuestra de cada Día

La Naturaleza nos sorprende cada instante con multitud de fenómenos que despiertan nuestra curiosidad. La Ciencia Nuestra de Cada Día es un espacio en el que Ángel Rodríguez Lozano nos incita a mirar a nuestro alrededor y descubrir fenómenos cotidianos que tienen explicación a la luz de la ciencia.

¿Por qué sobre una bicicleta que rueda es más fácil mantener el equilibrio que sobre una que está parada?

Einstein en bicicleta

Cuando estamos parados sobre una bicicleta es casi imposible mantener el equilibrio, pero en el momento en el que comenzamos a movernos, la bicicleta se mantiene vertical sin problemas, como por arte de magia. En este estado lo que realmente nos mantiene en equilibrio son ¡las ruedas!

En una bicicleta en movimiento las ruedas están girando y ahí, en ese giro, está la clave del asunto. Existe un principio en Física que viene a decir que los cuerpos que giran tienden a mantener la dirección del eje de rotación contra cualquier intento de cambio. Esto es fácil de comprobar con una peonza. En reposo la peonza se cae, pero cuando gira se mantiene derecha con facilidad porque su eje de giro es vertical y tiende a continuar así. Si intentamos hacerla caer cuando está girando, no será fácil a no ser que detengamos su giro.

Con la bicicleta pasa lo mismo, cuando está rodando, las dos ruedas giran, pero, a diferencia de la peonza, el eje de rotación de cada rueda no es perpendicular sino paralelo al suelo y tiende a mantenerse en esa posición. Eso quiere decir que si nos inclinamos un poco, al cambiar la dirección del eje, las ruedas reaccionan en sentido contrario ayudándonos a conservar el equilibrio. Esa ayuda es tanto más evidente cuanto más rápido giran las ruedas, por esa razón, al iniciar el movimiento es más difícil mantenerse vertical que a velocidad moderada.

Hay muchos ejemplos de cuerpos en rotación que siguen esa propiedad.

En el circo estamos acostumbrados a ver a los malabaristas que sostienen platos apoyados sobre una vara. Si el plato gira se mantiene con facilidad en lo alto de la vara, si pierde movimiento de rotación, cabecea y cae.

La Tierra, debido a su giro diario alrededor del eje que pasa por los polos, apunta siempre hacia el mismo lugar del firmamento, hacia la Estrella Polar. Esa dirección la mantiene en todo momento del año, sin que el desplazamiento de la órbita alrededor del Sol modifique su posición, es más, gracias a ello gozamos de las estaciones.

Esta lucha por conservar la dirección de giro es una propiedad que los físicos llaman "conservación del momento cinético". También recibe el nombre de "efecto giroscópico" porque es el que se aprovecha en los giróscopos, unos aparatos que han desplazado a las brújulas para orientar a los aviones en vuelo y para mantener la orientación de los satélites artificiales.

La estabilidad del eje de rotación se utiliza también en artillería. Probablemente hayan oído decir que en el interior del tubo de un cañón se hace un rayado en forma de hélice. Ese rayado hace girar al proyectil alrededor de su eje en el momento del disparo y, de esa manera, sale apuntando hacia delante sin dar volteretas. Un cañón rayado mejora la puntería.

Así pues, la estabilidad en una bicicleta, y la de todos los ejemplos que hemos mencionado, se debe a una propiedad general de los objetos en rotación que los obliga a mantener la orientación del eje de giro.

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