En este trabajo en particular se analizará el mecanismo polea-correa, ya que no fue analizado en el transcurso del año.

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LA BICICLETA transmite el movimiento de las piernas sobre unos pedales enroscados a unas bielas montadas a unos platos dentados y este impulsa, mediante una cadena de transmisión un sistema de piñón libre y este a su vez a la rueda trasera.[pic 13]

Para comprender las fuerzas que intervienen y los movimientos que se desarrollan cuando nos desplazamos en bicicleta vamos a repasar los mecanismos de transmisión que se emplean:

- Plato o corona: es la rueda dentada o engranaje delantero del sistema de transmisión. Se conecta al pedal a través de la biela; y al piñón, a través de una cadena.

- Pedales: La fuerza que con los pies se realiza sobre los pedales, se aplica a través de la biela sobre el plato.

- Cadena: Conecta las ruedas dentadas que forman el engranaje, transmitiendo la fuerza y el movimiento desde el plato hacia el piñón.

- Piñón: Es la rueda dentada trasera del sistema. A través del eje, transmite la fuerza y el movimiento a la rueda trasera de la bicicleta.

- Biela: Es el eje que une el pedal con el plato. Transmite al plato o corona el movimiento y la fuerza que ejerce el pie del ciclista sobre el pedal. Cuanto más larga sea la biela , menor será la fuerza que deberá hacer la persona

EMPLEO POTENCIA GENERADA

La potencia generada por el ser humano se utiliza para vencer la resistencia al movimiento, lo cual se puede expresar mediante la siguiente ecuación:

[pic 14]

Siendo:

W: potencia transmitida a los pedales (vatios)

N: eficiencia mecánica de la transmisión

F: fuerzas que se oponen al movimiento

V: velocidad de la bicicleta (m/seg)

Entre las fuerzas que se oponen al movimiento encontramos:

La fuerza de la gravedad: El peso del ciclista y de la bicicleta es una fuerza que ejerce la Tierra sobre ambos y que actúan verticalmente y hacia abajo produciendo una acción sobre el suelo. P = mg, donde m es la masa en kg y g es la intensidad de la gravedad, aproximadamente 10 Newton/kg. Por ejemplo a un ciclista que con su bicicleta tuviera una masa de 100 kg le corresponderá un peso de 1000 N.

Las fuerzas de reacción: El suelo recibe el peso de todo el sistema y a la vez ejerce fuerzas de reacción sobre las dos ruedas de la bicicleta verticalmente y hacia arriba que equilibran al peso. R1+R2 = P.

Las fuerzas de transmisión: Cuando el ciclista empuja el pedal, la fuerza se transmite mediante la biela al eje del plato. La cadena se tensa y transmite el movimiento y la fuerza sobre el piñón y este transmite la acción al eje de la rueda trasera.

La fuerza de rozamiento y la fuerza impulsora: La rueda trasera, al girar en sentido horario empuja al suelo hacia atrás mediante el rozamiento. La reacción del suelo es la que impulsa a la bicicleta hacia adelante. Como cuando remamos en una barca. Empujamos al agua hacia atrás y está por efecto de reacción nos ayuda a avanzar.

Fuerzas de rozamiento del aire y de los rodamientos: Hemos visto que el rozamiento de la rueda con el suelo ayuda a avanzar. A la vez el contacto entre dos objetos en movimiento relativo produce un rozamiento que actúa en contra del movimiento. Para un ciclista la fuerza de rozamiento de mayor importancia que debe evitar es el rozamiento con el aire.

ANÁLISIS DEL MECANISMO

- Cuando el piñón es bastante más chico que el plato, por cada vuelta de plato el piñón aumenta la cantidad de vueltas que da y las que transmite a la rueda trasera de la bicicleta, aumentando la velocidad. La fuerza que se oponen al movimiento se reducen, la rueda trasera recorrerá una mayor distancia por cada revolución del plato. Este tipo de combinación, se reserva para cuando deseemos viajar a mayor velocidad.

- Un piñón más grande transmite a la rueda casi toda la fuerza que posee el plato pero no aumenta demasiado la cantidad de vueltas sobre las ruedas traseras. El pedaleo en este caso será más liviano. Este tipo de combinación es útil para arrancar de manera eficiente o subir cuestas.

- La bicicleta con cambios le permite al ciclista, a través de un sistema de piñones de distintos tamaños, seleccionar la combinación de plato y piñón más adecuada para cada exigencia del terreno, siempre tratando de obtener el mejor rendimiento con el menor esfuerzo.

- En algunas bicicletas más modernas se agregan 2 o más platos al sistema mecánico. De este modo se pueden lograr mayor cantidad de combinaciones para mejorar los resultados con el menor esfuerzo.

Sistema cadena - piñon[pic 15]

Este sistema consta de una cadena sin fin (cerrada) cuyos eslabones engranan con ruedas dentadas (piñones) que están unidas a los ejes de los mecanismos conductor y conducido.

Los ejes tienen que mantenerse en posición fija uno respecto a otro, por lo que suelen sujetarse mediante soportes, armaduras u horquillas (en el caso de motos y bicicletas)

Relación de velocidades

Para la relación de transmisión valen todas las ecuaciones deducidas para las poleas o para las ruedas dentadas, sin más que sustituir el diámetro de las poleas por el número de dientes de los piñones, por lo que resulta:[pic 16]

Análisis de la velocidad:

En ciclismo, se puede hablar de marchas largas y cortas, según la combinación de plato y piñón que se utilice. Una marcha será más corta cuanto menor sea la diferencia entre el número de dientes del plato y el número de dientes del piñón, es decir, cuando el plato es más pequeño y el piñón más grande. Por el contrario, si la diferencia entre el número de dientes del plato y del piñón aumenta, la marcha es cada vez más larga.

Las marchas cortas se utilizan para terrenos donde el esfuerzo ha de ser mayor, como aquellos con un cierto grado de inclinación.

Cuando se rueda en bicicleta con una determinada frecuencia de pedaleo, por ejemplo, y se encuentra un repecho hay que aumentar el esfuerzo si se quieren mantener constantes tanto la frecuencia de pedaleo como la velocidad.

Para precisar