¿Cómo es que la inclinación de una moto hace que gire más rápido?

Question

Tenga en cuenta que mi pregunta es no por qué se inclina la moto en una curva . Se trata de la reducción del radio de giro cuando se inclina la moto hacia dentro.

Son bienvenidas las respuestas cortas y precisas.

Answer 1

En realidad es no la inclinación que provoca más giros . En teoría se podría girar igual estando en línea recta con sólo girar el volante.

Pero si lo haces directamente, te caes. La torsión producida por el rozamiento de la rueda girada se desequilibra y te hará caer. Cuando giras en una bicicleta, tu cuerpo se inclina automáticamente y se inclina ligeramente, no porque esa inclinación haga el giro, sino porque mantiene el equilibrio.

Al inclinar la moto, desplazas tu centro de masas hacia un lado, de modo que la gravedad te provoca un par motor cada vez mayor. Cuando este par de gravedad contrarresta exactamente el par de fricción, tu giro es estable y no te caerás al girar.

Por lo tanto, la inclinación no provoca un giro más brusco, sino que permite girar con mayor nitidez sin que te caigas.

Answer 2

Observe que cuando el motorista se inclina más, el par debido a la gravedad aumenta (tomando como pivote cualquier punto que no sea el punto de contacto o el centro de masa, ya que entonces se necesitarían fuerzas centrífugas para equilibrar los pares en una estructura acelerada). También hay que tener en cuenta que la fricción es el par contrario al par de la gravedad. Por lo tanto, a medida que el motorista se inclina más, la fuerza de fricción debe aumentar. Y como la fuerza de fricción es la fuerza centrípeta: $$F=\frac{mv^2}{r}$$ $$r=\frac{mv^2}{F}$$ Así que como $F$ aumenta, el radio de giro debe disminuir. Podemos seguir derivando con la fuerza de reacción que tiene componentes $Rsin(\theta)$ igual a la gravedad por lo que $$Rsin(\theta)=mg$$ mientras que el componente de fricción es $$Rcos(\theta)= \frac{mv^2}{r}$$ . A partir de ellos podemos derivar directamente la relación entre el ángulo de inclinación y el radio de giro para una velocidad constante. De ello se deduce que $$\frac{Rsin(\theta)}{Rcos(\theta)}= tan(\theta)= \frac{gr}{v^2}$$ Por lo tanto, se puede ver de nuevo que el radio, $r$ es proporcional a $\theta$ que es el ángulo con la horizontal, por lo que cuanto menor sea el ángulo, mayor será la inclinación y, por tanto, menor será el radio .

Nota: Por supuesto la causalidad no va en que doblar más significa giros más cortos sino más bien, para la estabilidad como se ha supuesto en esta derivación, doblando más lleva a giros más cortos como los citados en las respuestas anteriores o más pequeños $r$ .

Answer 3

Esto se llama contraviraje . ver una explicación física en profundidad aquí .

Al girar, la parte superior de la moto quiere seguir en línea recta (por inercia), mientras que las ruedas están unidas al suelo por la fricción. Esto lo experimenta la moto como un par de torsión que intenta voltear la moto en la dirección opuesta al giro (es decir, si giras a la izquierda hay un par de torsión en sentido contrario a las agujas del reloj).

Es básicamente algo muy parecido a la fuerza "centrífuga" imaginaria que se experimenta al hacer girar un cubo de agua.

Una forma eficaz de contrarrestar este par de torsión es empujar la moto hacia abajo en el lado opuesto. Esto la desequilibrará y, si la moto no estuviera girando, se caería. Si lo piensas, la gravedad actúa como un par de torsión en la dirección opuesta al par centrífugo anterior. La gravedad es una fuerza, pero como las ruedas están unidas por la fricción, actúa como un par con respecto al centro de masa.

Un conductor experimentado girará la moto lo suficiente para que los dos pares se anulen. De esta manera, toda la fuerza centrípeta se concentra en empujar las ruedas hacia abajo en el asfalto - esto es genial para las carreras porque

1. la gravedad hace que la moto gire sin ninguna otra fuerza, y
2. hay un mayor peso en las ruedas que hace que la moto se pegue mejor al suelo en las curvas

Tenga en cuenta que, a diferencia de lo que dice la respuesta superior, es efectivamente esta inclinación la que hace girar la moto. De hecho, debido a la geometría de las ruedas, los ciclistas tienen que girar las ruedas de forma poco intuitiva a la izquierda a su vez a la derecha (contraviraje) mientras se aplica esta técnica - de lo contrario la moto no baja como debería.

Vea a un motociclista demostrando esto muy claramente en este Vídeo de YouTube

Answer 4

Hay un efecto es debido a la geometría. Gire la rueda delantera de una bicicleta hacia la izquierda treinta grados, por ejemplo. Ahora inclina la moto en el giro. Para simplificar, supongamos que podemos inclinar la moto completamente sobre su lado mientras los neumáticos mantienen el contacto con el suelo. Una vez hecho esto, verás que el radio de giro es aproximadamente el que se conseguiría girando la rueda delantera noventa grados mientras se mantiene la moto en posición vertical. (Si la rueda delantera no se puede girar a noventa grados, este radio de giro ni siquiera se puede conseguir sin inclinar la bicicleta). Esto demuestra que la inclinación de la bicicleta afecta a su radio de giro.

Figura 1. Aquí asumimos un rastrillo de 25 grados. $\theta_x$ es el ángulo de inclinación y $\theta_z$ el ángulo de giro con respecto al manillar. $\phi = \theta'-\theta$ , donde $\theta$ y $\theta'$ son los ángulos que forma el neumático con respecto a la dirección de avance antes y después de inclinar la moto. (Nótese que debido a la inclinación de la moto, $\theta_z\ne\theta$ .)

Figura 2. Se puede ver que para un ángulo de giro pequeño la inclinación de la moto tiene poco efecto, coincidiendo con nuestra intuición, pero que para cualquier ángulo de giro el efecto crece con el ángulo de inclinación y puede llegar a ser un efecto grande.

Figura 3. Para un ángulo de giro de dos grados, el efecto de la inclinación de 45 grados es apreciable.

Figura 4. Aquí suponemos un rastrillo de 25 grados y dejamos que el ángulo de giro sea de diez grados. El ángulo de inclinación varía de cero a 45 grados.

Figura 5. Una vista superior de la situación representada en la figura 4.

Answer 5

Otra forma de ver esto que se caería más rápido cuando la moto está más inclinada. Así que tienes más prisa por mover el punto de contacto con la carretera por debajo de tu centro de gravedad.