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Contrarrégimen

El contramanillar es utilizado por los operadores de vehículos monorraíl , como ciclistas y motociclistas , para iniciar un giro hacia una dirección determinada girando momentán...

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El contramanillar es utilizado por los operadores de vehículos monorraíl , como ciclistas y motociclistas , para iniciar un giro hacia una dirección determinada girando momentáneamente en sentido contrario a la dirección deseada ("girar a la izquierda para girar a la derecha"). Para realizar un giro con éxito, el centro de masa combinado del conductor y el vehículo monorraíl debe inclinarse primero en la dirección del giro, y girar brevemente en la dirección opuesta provoca esa inclinación. [ 1 ] La acción de contramanillar del conductor a veces se denomina "dar una orden de dirección". [ 2 ] [ 3 ] : 15

La literatura científica no proporciona una definición clara y completa de contravolante. De hecho, "no siempre se hace una distinción adecuada entre par de dirección y ángulo de dirección". [ 4 ]

Una curva hipotética sobre asfalto seco

Cómo funciona

Montaje de imágenes que muestra las diferentes etapas del contramanillar. Aquí, se realiza un contramanillar en una moto para girar a la izquierda.

En el contravolante para girar a la derecha, se realiza lo siguiente: [ 5 ] [ 6 ]

  • Se aplica un par de torsión en el manillar hacia la izquierda.
  • La rueda delantera girará entonces sobre su eje de dirección hacia la izquierda y el neumático generará fuerzas en la zona de contacto hacia la izquierda.
  • La máquina en su conjunto gira hacia la izquierda.
  • Debido a que las fuerzas en la zona de contacto se encuentran a nivel del suelo, esto hace que las ruedas se desplacen hacia la izquierda, "separándolas" de la bicicleta, y provoca que esta se incline hacia la derecha.
  • El piloto, o en la mayoría de los casos la estabilidad inherente de la moto, proporciona el par de dirección necesario para girar la rueda delantera hacia la derecha y en la dirección del giro deseado.
  • La bicicleta comienza a girar a la derecha.

Aunque parezca una secuencia compleja de movimientos, la realiza todo niño que monta en bicicleta. La mayoría de los ciclistas no se dan cuenta de la secuencia completa, razón por la cual algunos afirman que no la realizan. [ 6 ]

También es importante distinguir el par de dirección necesario para iniciar la inclinación requerida para un giro determinado del par de dirección sostenido y el ángulo de dirección necesarios para mantener un radio y un ángulo de inclinación constantes hasta que llegue el momento de salir del giro.

  • El par de dirección inicial y el ángulo de giro son opuestos a la dirección de giro deseada.
  • El ángulo de dirección sostenido es en la misma dirección que el giro.
  • El par de dirección sostenido necesario para mantener ese ángulo de dirección es en la misma dirección o en la opuesta a la dirección del giro [ 7 ] dependiendo de la velocidad de avance, la geometría de la bicicleta y la distribución de masa combinada de la bicicleta y el ciclista.

Necesitas inclinarte para girar

Una bicicleta solo puede tomar una curva cuando el centro de masa combinado de la bicicleta y el ciclista se inclina hacia el interior de la curva en un ángulo apropiado para la velocidad y el radio de la curva:

θ=arctan⁡(v2gramor){\displaystyle \theta =\arctan \left({\frac {v^{2}}{gr}}\right)}

dóndev{\displaystyle v}es la velocidad de avance,r{\displaystyle r}es el radio de giro ygramo{\displaystyle g}es la aceleración de la gravedad . [ 8 ]

Las velocidades más altas y las curvas más cerradas requieren mayores ángulos de inclinación. Si la masa no se inclina primero hacia la curva, la inercia del ciclista y la bicicleta hará que continúen en línea recta mientras los neumáticos se deslizan bajo ellos a lo largo de la curva. La transición de rodar en línea recta a negociar una curva es un proceso de inclinación de la bicicleta hacia la curva, y la forma más práctica de provocar esa inclinación (del centro de masa combinado de la bicicleta y el ciclista) es mover primero los puntos de apoyo en la dirección opuesta. [ 9 ]

Inclinación estable

Gráficos que muestran la respuesta del ángulo de inclinación y dirección de un modelo simplificado de una bicicleta típica, que se desplaza a una velocidad de avance dentro de su rango estable (en este caso, 6 m/s), ante un par de dirección positivo (hacia la derecha) que comienza como un impulso y luego permanece constante. Esto provoca un ángulo de dirección inicial hacia la derecha, una inclinación hacia la izquierda y, finalmente, una inclinación constante hacia la izquierda, un ángulo de dirección hacia la izquierda y, por lo tanto, un giro hacia la izquierda.

Al acercarse al ángulo deseado, generalmente es necesario girar la rueda delantera hacia el interior de la curva para mantener dicho ángulo; de lo contrario, la bicicleta continuará inclinándose por efecto de la gravedad, aumentando la inclinación hasta que el lateral toque el suelo. Este proceso suele requerir poco o ningún esfuerzo físico, ya que la geometría del sistema de dirección de la mayoría de las bicicletas está diseñada de tal manera que la rueda delantera tiende a girar en la dirección de la inclinación.

El par motor real que el ciclista debe aplicar al manillar para mantener un giro estable es una función compleja de la geometría de la bicicleta, la distribución de la masa, la posición del ciclista, las propiedades de los neumáticos, el radio de giro y la velocidad de avance. A bajas velocidades, el par de dirección necesario del ciclista suele ser negativo, es decir, opuesto a la dirección del giro, incluso cuando el ángulo de dirección apunta en la dirección del giro. A velocidades más altas, la dirección del par de entrada necesario suele ser positiva, es decir, en la misma dirección que el giro. [ 7 ] [ 10 ]

A bajas velocidades

A bajas velocidades, el contramanillar es igualmente necesario, pero su sutileza lo disimula, quedando oculto por las continuas correcciones para mantener el equilibrio de la moto, a menudo imperceptible para el piloto. El contramanillar a baja velocidad puede verse aún más enmascarado por el mayor ángulo de giro posible en la dirección de la curva.

Efectos giroscópicos

Un efecto del giro de la rueda delantera es un momento de balanceo causado por la precesión giroscópica . La magnitud de este momento es proporcional al momento de inercia de la rueda delantera, su velocidad de giro (movimiento hacia adelante), la velocidad a la que el ciclista gira la rueda delantera aplicando un par al manillar y el coseno del ángulo entre el eje de dirección y la vertical. [ 10 ]

Para una motocicleta de muestra que se mueve a 22  m/s (50  mph) y cuya rueda delantera tiene un momento de inercia de 0,6 kgm²  , girar la rueda delantera un grado en medio segundo genera un momento de balanceo de 3,5 Nm. En comparación, la fuerza lateral sobre el neumático delantero al salir de debajo de la motocicleta alcanza un máximo de 50 N. Esta fuerza, actuando sobre la altura de 0,6 m (2 pies) del centro de masas, genera un momento de balanceo de 30 Nm. [ 10 ]     

Si bien el momento generado por las fuerzas giroscópicas representa solo el 12% de este valor, puede desempeñar un papel significativo, ya que comienza a actuar tan pronto como el piloto aplica el par motor, en lugar de acumularse más lentamente a medida que la rueda se desvía. Esto puede ser especialmente útil en las carreras de motocicletas . [ 10 ]

motocicletas

El contramanillar deliberado es esencial para una conducción segura de motocicletas y, por lo tanto, suele formar parte de los cursos de conducción segura impartidos por organizaciones como la Motorcycle Safety Foundation , el Canada Safety Council o los proveedores australianos de Q-Ride. Contramanillar deliberadamente una motocicleta es una forma mucho más eficiente de girar que simplemente inclinarse. [ 3 ] : 15 A velocidades más altas, la propiedad de autoequilibrio de la moto se vuelve más rígida y una fuerza de entrada determinada aplicada al manillar produce cambios menores en el ángulo de inclinación. [ 3 ] : 16

Capacitación

Gran parte del arte de tomar curvas en motocicleta consiste en aprender a presionar eficazmente los puños al entrar en las curvas y a mantener los ángulos de inclinación adecuados durante el giro. Cuando surge repentinamente la necesidad de un giro brusco hacia un lado en una emergencia, es esencial saber, mediante la práctica previa, que el contramanillar es la forma más eficiente de cambiar la trayectoria de la motocicleta. [ 3 ] : 16 Muchos accidentes ocurren cuando motociclistas experimentados que nunca han desarrollado cuidadosamente esta habilidad se encuentran con un obstáculo inesperado.

Para fomentar la comprensión de los fenómenos relacionados con el contramanillar, a veces se utiliza la frase «maniobra positiva ». [ 11 ] [ 12 ] Otras frases son «PRESIONA – Para girar, la motocicleta debe inclinarse», «Para inclinar la motocicleta, presiona el puño en la dirección del giro» o «Presiona izquierda – inclina izquierda – gira a la izquierda». [ 13 ]

La Motorcycle Safety Foundation enseña la técnica del contramanillar a todos los estudiantes en todas sus escuelas, al igual que todas las escuelas de motociclismo de competición. El contramanillar está incluido en los manuales y exámenes de conducción de motocicletas de los estados de Estados Unidos, como Washington, [ 14 ] Nueva Jersey, [ 15 ] California, [ 16 ] y Misuri. [ 17 ]

Seguridad

Según el Informe Hurt , la mayoría de los motociclistas en Estados Unidos frenaban excesivamente y derrapaban con la rueda trasera, y frenaban insuficientemente con la delantera al intentar evitar una colisión. La capacidad de contramanillar y esquivar era prácticamente inexistente en muchos motociclistas. [ 18 ] La escasa cantidad de contramanillar inicial necesaria para inclinar la moto, que puede ser de tan solo 0,125 segundos, hace que muchos motociclistas desconozcan este concepto. [ 19 ]

Vehículos multivía

Sidecar en scooter Vespa
Triciclo reclinado Tripendo, un triciclo basculante de tres ruedas.

Las motocicletas de tres ruedas sin capacidad de inclinación no necesitan contramanillar, y un par de dirección inicial en una dirección no produce automáticamente un giro en la dirección opuesta. Esto incluye los sidecares , donde el vehículo está montado rígidamente sobre la motocicleta. La BRP Can-Am Spyder Roadster de tres ruedas utiliza dos ruedas delanteras que no se inclinan, por lo que se maneja como un automóvil. [ 20 ]

Algunos sidecares permiten que la motocicleta se incline independientemente del sidecar, y en algunos casos, el sidecar incluso se inclina en paralelo con la motocicleta. Estos vehículos deben contramanillar de la misma manera que una motocicleta individual. [ 21 ] La Piaggio MP3 de tres ruedas utiliza enlaces mecánicos para inclinar las dos ruedas delanteras en paralelo con el bastidor trasero, de modo que se contramanillara de la misma manera que una motocicleta de dos ruedas. [ 20 ]

Los vehículos multirraíl de inclinación libre deben equilibrarse mediante contravolante antes de girar. Los vehículos multirraíl de inclinación forzada, como el Carver , se inclinan sin contravolantear el control y no requieren que el operador los equilibre. Las versiones posteriores del Carver introdujeron contravolante automático para aumentar la velocidad de inclinación y reducir la fuerza necesaria para inclinar el vehículo. Otros vehículos de inclinación forzada pueden incorporar contravolante automático. [ 22 ] En 1984 se desarrolló un prototipo de vehículo multirraíl de inclinación libre que emplea contravolante automático y no requiere ninguna habilidad de equilibrio. [ 23 ]

Contramanillar mediante desplazamiento de peso

Con una bicicleta suficientemente ligera (especialmente una bici ), el ciclista puede iniciar una inclinación y girar sin usar el manillar desplazando el peso corporal, lo que algunos autores denominan contrainclinación . [ 8 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] La experimentación física documentada muestra que en bicicletas pesadas (muchas motocicletas ) el desplazamiento del peso corporal es menos efectivo para iniciar las inclinaciones. [ 27 ]

Lo siguiente se hace al contravolantear usando el cambio de peso para girar a la izquierda:

  • El piloto aplica un par de torsión momentáneo, ya sea en el asiento a través de las piernas o en el torso, que provoca que la propia moto se incline hacia la derecha.
  • El centro de masa combinado de la bicicleta y el ciclista solo se baja y no se desplaza, pero si la parte delantera de la bicicleta puede girar libremente sobre su eje de dirección, la inclinación hacia la derecha hará que gire hacia la derecha debido a una combinación de precesión giroscópica, fuerzas de reacción del suelo, fuerza gravitatoria sobre un centro de masa fuera del eje o simplemente la inercia de un centro de masa fuera del eje, dependiendo de la geometría exacta y la distribución de masa de la bicicleta en particular, así como de la cantidad de par y la velocidad a la que se aplica. [ 8 ] [ 28 ]
  • Este contramanillar hacia la derecha provoca que el punto de contacto con el suelo se desplace a la derecha del centro de masas, mientras la moto avanza, generando así una inclinación hacia la izquierda. Finalmente, la parte delantera gira hacia la izquierda y la moto entra en la curva.

La cantidad de giro a la izquierda necesaria para equilibrar la inclinación hacia la izquierda adecuada para la velocidad de avance y el radio de la curva está controlada por el par motor generado por el piloto, ya sea en el asiento o en el torso.

Para enderezar la moto al salir de la curva, el piloto simplemente invierte el procedimiento para entrar en ella: inclina la moto más hacia la izquierda; esto hace que gire más hacia la izquierda, lo que desplaza los puntos de contacto de las ruedas más hacia la izquierda, reduciendo finalmente la inclinación hacia la izquierda y saliendo de la curva.

Un estudio de la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras (NHTSA) demostró que la inclinación del conductor influye más en una motocicleta ligera que en una pesada, [ 29 ] lo que ayuda a explicar por qué la dirección sin manos es menos efectiva en motocicletas pesadas. Inclinar el torso con respecto a la moto no provoca que esta se incline lo suficiente como para generar más que giros muy suaves. Los conductores que manejan sin manos pueden mantener una motocicleta pesada centrada en el carril y tomar curvas suaves en la autopista, pero poco más.

Las maniobras complejas no son posibles utilizando únicamente el desplazamiento del peso corporal, ya que incluso para una máquina ligera la autoridad de control es insuficiente. [ 24 ] Si bien en una bicicleta suficientemente ligera (especialmente una bici ), el ciclista puede iniciar una inclinación y un giro desplazando el peso corporal, [ 8 ] no hay evidencia de que las maniobras complejas puedan realizarse únicamente con el peso corporal. [ 27 ]

Otros usos

carreras de motos en pista

El término contramanillar también es utilizado por algunos autores para referirse a la necesidad en las motocicletas de girar en la dirección opuesta a la curva (ángulo de dirección negativo) para mantener el control en respuesta a un deslizamiento significativo de la rueda trasera. [ 10 ] Las carreras de motociclismo en pista ovalada se llevan a cabo en una pista suelta de tierra, ceniza o pizarra. Los pilotos deslizan sus máquinas de lado, haciendo derrapes o giros de costado en las curvas, utilizando una forma extrema de este tipo de contramanillar que se mantiene durante toda la curva. Esto también funciona, sin potencia, para las bicicletas en superficies sueltas o resbaladizas, aunque es una técnica avanzada.

El término también se utiliza al hablar de la técnica de conducción de automóviles llamada drifting .

Los hermanos Wright

Wilbur Wright explicó la técnica de contramaniobra de esta manera:

He preguntado a decenas de ciclistas cómo giran a la izquierda. Nunca he encontrado a una sola persona que haya dado todos los datos correctamente a la primera pregunta. Casi invariablemente decían que para girar a la izquierda, giraban el manillar hacia la izquierda y, como resultado, giraban a la izquierda. Pero al preguntarles más a fondo, algunos admitían que primero giraban el manillar un poco hacia la derecha, y luego, cuando la bicicleta se inclinaba hacia la izquierda, giraban el manillar hacia la izquierda y, como resultado, describían el círculo, inclinándose hacia adentro. [ 30 ] [ 31 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ Sheldon Brown . "Contraataque" . Consultado el 9 de noviembre de 2012 .El término "contramanillar" se refiere al movimiento momentáneo del manillar en la dirección opuesta al giro deseado.
  2. ↑ «Plan de estudios para los permisos de conducción A1, A2 y A»/»Læreplan Førerkortklasse A1, A2 y A» (PDF) . Administración de carreteras públicas de Noruega . 2013. pág. 55. 
  3. ^ Leif Klyve ;​ Henry Enoksen; Gunnar Kubberod. Control total (PDF) . Unión Noruega de Motociclistas. pag. 15.ISBN​  82-92276-00-9Archivado del original (PDF) el 8 de octubre de 2008.
  4. ↑ Sharp, RS (2008). "Sobre la estabilidad y el control de la bicicleta". Applied Mechanics Reviews . 61 (6) 060803: 1– 24. Bibcode : 2008ApMRv..61f0803S . doi : 10.1115/1.2983014 . Un par positivo en la mano derecha conduce a ángulos de dirección y balanceo negativos, correspondientes a un giro a la izquierda. Este comportamiento se denomina a menudo contramanillar, y parece que se conocía en los inicios del ciclismo, aunque no siempre se hace una distinción adecuada entre el par de dirección y la fuerza del ángulo de dirección.
  5. ↑ Jones, David (1970). "La estabilidad de la bicicleta" (PDF) . Consultado el 31 de marzo de 2009 .
  6. 1 2 "Más sobre el contramanillar" , Cycle World : 71, octubre de 1985, [Una] motocicleta tiene que inclinarse para girar, y el contramanillar hacia la izquierda hace que la rueda delantera se salga de debajo de la motocicleta, lo que provoca que la motocicleta se incline hacia la derecha. Así que la secuencia básica para el giro a la derecha es esta: gire el manillar hacia la izquierda para comenzar el giro, y luego déjelo girar hacia la derecha mientras se estabiliza en una actitud de curva estable. Muchos (si no la mayoría) de los motociclistas no son conscientes de esta secuencia y les parece un poco increíble... [pero] es la única manera de hacer que una motocicleta gire rápidamente.
  7. 1 2 V. Cossalter pp. 1343–1356: "Las correlaciones con las opiniones subjetivas de pilotos de prueba expertos han demostrado que se debe aplicar un esfuerzo de par bajo al manillar para tener una buena sensación, y preferiblemente en un sentido opuesto a la dirección de giro."
  8. 1 2 3 4 Fajans, Joel (julio de 2000). "Dirección en bicicletas y motocicletas" (PDF) . American Journal of Physics . 68 (7): 654– 659. Bibcode : 2000AmJPh..68..654F . doi : 10.1119/1.19504 . Recuperado el 4 de agosto de 2006 .
  9. ^ Wilson, David Gordon; Jim Papadopoulos (2004). Ciencia del ciclismo (Tercera ed.). La prensa del MIT. págs. 270–272 . ISBN   0-262-73154-1.
  10. 1 2 3 4 5 V. Cossalter págs. 241–342
  11. ↑ Jon Taylor y Stefan Bartlett (2009). Cómo ser un mejor conductor . Instituto de Conductores Avanzados. ISBN 978-0-9562239-1-3.
  12. ↑ "Los motociclistas principiantes aprenderán a manejar con precisión" . Noticias de motociclistas 24/7. 29 de junio de 2009. Archivado del original el 10 de septiembre de 2011. Consultado el 31 de diciembre de 2009 .
  13. ↑ "Manual del operador de motocicleta" (PDF) . Motorcycle Safety Foundation (MSF-USA). Archivado del original (PDF) el 2 de noviembre de 2012. Consultado el 28 de agosto de 2014 .
  14. ↑ "Manual del operador de motocicletas del Departamento de Licencias" (PDF) . Departamento de Licencias del Estado de Washington.
  15. ↑ "Manual de motocicletas" (PDF) . Comisión de Vehículos Motorizados de Nueva Jersey.
  16. ↑ "Manual del operador de motocicletas de California" (PDF) . DMV de California. Archivado del original (PDF) el 11 de junio de 2014. Consultado el 28 de agosto de 2014 .
  17. ↑ "DOR-2332 (3-2008) Operador de motocicleta" (PDF) . Departamento de Ingresos de Missouri. Archivado del original (PDF) el 6 de agosto de 2009. Consultado el 28 de agosto de 2014 .
  18. ↑ Hugh H. Hurt; Ouellet, JV; Thom, DR (enero de 1981). Factores causales de accidentes de motocicleta e identificación de contramedidas, Volumen 1: Informe técnico (PDF) (Informe técnico). Washington D. C.: Departamento de Transporte de los Estados Unidos. Archivado del original (PDF) el 23 de agosto de 2014.
  19. ↑ Instituto Nacional de Investigación de Servicios Públicos, "Análisis fotográfico de las respuestas de control del conductor de motocicleta", 1976
  20. 1 2 Revista Motorcyclist; Stein, John L. (2011). La guía completa para principiantes sobre motocicletas (5.ª ed.). Penguin . pág. 339. ISBN   978-1-61564-070-6Consultado el 15 de enero de 2011 .
  21. ↑ HA Kendall (2003). Manual del operador del sidecar (PDF) . pág. 98. 
  22. ↑ Poelgeest, A.; Edge, KA; Darling, J. (noviembre de 2007). Desarrollo de un controlador de inclinación de dirección para un vehículo basculante de tres ruedas .
  23. ↑ Mike McCarthy (enero de 1987). "Un futuro rentable para el coche inclinable" . Revista Wheels. págs. 12–13 . Consultado el 18 de noviembre de 2014 . 
  24. 1 2 Evangelou, S, 2004 "Análisis de control y estabilidad de vehículos de carretera de dos ruedas", Tesis doctoral, Imperial College London
  25. ↑ Cocco, Gaetano (2004). Diseño y tecnología de motocicletas . Motorbooks. pág. 25. ISBN  978-0-7603-1990-1.
  26. ↑ Foale, Tony (2006). Diseño de chasis y manejo de motocicletas: arte y ciencia (2.ª ed.). Tony Foale Designs. págs. 4–7 . ISBN   978-84-933286-3-4.
  27. 1 2 Gromer, Cliff (1 de febrero de 2001). "DIRECCIÓN ¿Cómo se gira realmente una motocicleta?" . Popular Mechanics . Archivado del original el 26 de enero de 2010. Recuperado el 7 de agosto de 2006 .
  28. ↑ Brandt, Jobst (16 de septiembre de 1997). "¿Qué mantiene la bicicleta en pie?" . sheldonbrown.com . Consultado el 17 de octubre de 2007 .
  29. ↑ Anil V. Khadilkar; R. Nichols; R. Schwarz (1977), "Resultados analíticos: influencia del ángulo de inclinación del piloto" , Motorcycle Safety Improvement , vol. 2, Departamento de Transporte de los Estados Unidos, Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras, pág. 4-24  
  30. ↑ Crouch, Tom D. (1989). The Bishop's Boys . Nueva York: WW Norton. pág. 170. ISBN  0-393-30695-X.
  31. ↑ Kelly, Fred C. (1989). Los hermanos Wright . Courier Dover Publications. págs. 297–299 . ISBN  978-0-486-26056-3.

Referencias

  • Vittore Cossalter; R. Lot; M. Peretto (2007). «Giro estable de motocicletas». Actas de la Institución de Ingenieros Mecánicos, Parte D: Revista de Ingeniería Automotriz . 221 (11): 1343– 1356. doi : 10.1243/09544070jauto322 . ISBN 978-1-4303-0861-4. S2CID 109274283 . (Se requiere suscripción)
  • Leif Klyve; Henry Enoksen; Gunnar Kubberød (2006). "Control total"/"Control total" (PDF) . Unión Noruega de Motociclistas . ISBN 82-92276-00-9Archivado del original (PDF) el 8 de octubre de 2008.
  • Equilibrio y dirección , por Tony Foale
  • Control total (versión en inglés) , por la Unión Noruega de Motociclistas
  • Experimentación física con la "Máquina sin tonterías"
  • "La física del monociclo" (5 minutos) explica el contramanillar a partir de principios físicos fundamentales; requiere Adobe Flash.