Conducción de motocicletas, la Física (1)

Me toca tomar el guante (o morder el anzuelo) lanzado por mi compañero Morrillu en su último artículo, donde nos explicaba cómo actúa sobre su motocicleta para guiarla y no acabar mordiendo el asfalto. En este artículo nos toca analizar los fundamentos Físicos en que se basan los procedimientos de pilotaje que tan bien nos ha descrito.

Cuando se habla de la estabilidad de las motocicletas, es común que rápidamente se piense en el efecto giroscópico de las ruedas en rotación. Dicho efecto existe, es evidente, y aporta su granito de arena pero su efecto es relativamente pequeño, no es suficiente para mantener la estabilidad de la moto. Ni siquiera en linea recta.

De hecho, es posible construir motocicletas sin efecto giroscópico. Basta con añadir ruedas que giren en el sentido contrario (pero sin tocar al suelo, claro, para no frenar el movimiento). Este movimiento contrario contrarresta el momento angular de las ruedas normales. Si el efecto giroscópico fuera esencial para la estabilidad de la motocicleta, estos vehículos no deberían poder circular. Pero eso no es así. Quizá cuesta un poquitín más, pero un piloto decente puede estabilizarlo sin demasiados problemas.

El único lugar en que el efecto giroscópico es realmente importante es en la competición. Por definición, en una carrera queremos ir siempre al límite, y por lo tanto aprovechamos cualquier ayuda. Aunque sea relativamente poco, algo aporta, y por lo tanto permite ir un poquitín más rápido en curva. Pero aquí tratamos la conducción en circulación abierta, así que nos centraremos en los fenómenos más importantes. Por lo tanto, de momento, nos olvidaremos de que existen los giroscopios.

Péndulos invertidos en equilibrio

Físicamente, una moto es lo que llamamos un péndulo invertido. En un péndulo normal, tenemos un punto fijo y una masa que cuelga por debajo de él. Si movemos un poco la masa de su sitio, la gravedad tirará de él y, por lo tanto, volverá a bajar por su propio peso. Es decir, un péndulo simple vuelve por si sólo a la posición de equilibrio, decimos que es un sistema estable.

Sin embargo, una burra funciona justo al revés. El punto fijo (donde las ruedas contactan con el pavimento) está por debajo de la masa. Puede mantenerse en equilibrio únicamente si el centro de gravedad permanece justo por encima de la línea que une ambas ruedas. Pero cualquier desviación, por pequeña que sea, hará que el peso la tire al suelo. Es decir, por si solo el péndulo invertido tiende a alejarse de la posición de equilibrio, es un sistema inestable.

Como normalmente no queremos que nuestros huesos se den contra el suelo, debemos compensar tan rápidamente como sea posible cualquier pequeña desviación que ocurra. Es imperativo hacer que el centro de gravedad vuelva a estar sobre la linea que une los puntos de contacto de cada rueda con el suelo. Esencialmente, hay dos formas de hacerlo.

La primera forma de conseguirlo es dejar las ruedas quietas, y simplemente cambiar de sitio el centro de gravedad para que vuelva a la linea de estabilidad. Por ejemplo, si la moto está empezando a ladear hacia la derecha, lo que podemos hacer es desplazar nuestro cuerpo hacia la izquierda. El cambio de posición de nuestra masa, corrige la posición del centro de gravedad del sistema moto-piloto, devolviendo la estabilidad.

La segunda forma consiste en dejar el centro de gravedad tranquilo, y mover las ruedas de forma que la línea que las une vuelva a estar debajo del centro de gravedad. Esto se consigue, por supuesto, girando el manillar y avanzando (o retrocediendo) un poco. Al movernos unos centímetros con el manillar girado, la moto gira un poco. Por lo tanto, la línea que une ambas ruedas también gira, y se vuelve a situar debajo del centro de masas, recuperando la estabilidad.

De estas dos formas podemos mantener el equilibrio cuando la motocicleta está quiera, o se desplaza a muy poca velocidad. La primera de ellas funciona mejor en vehículos ligeros, como bicicletas o ciclomotores. En una moto grande, la masa de nuestro cuerpo es pequeña en comparación con la del conjunto, por lo que la influencia de nuestra postura es menor (aunque sigue existiendo). Por eso, en una moto grande, la mejor opción es mover el manillar.

Cuando la moto se está moviendo a gran velocidad, el panorama no cambia mucho. Es cierto que la tendencia de las ruedas a mantener el plano de su rotación puede compensar parte de las desviaciones laterales que se produzca, pero como ya hemos dicho, este efecto giroscópico no es suficiente para mantener la estabilidad.

De hecho, seguimos teniendo las mismas opciones que antes: o bien el piloto se balancea un poco para mantener el equilibrio, o bien giramos el manillar. El primer método funciona especialmente bien en las bicicletas: al ser muy ligeras, el ciclista necesita balancearse muy poco para compensar las pequeñas desviaciones, pudiendo cubrir grandes distancias sin siquiera tocar el manillar.

Sin embargo, el método más útil es girar el manillar. Pero se debe hacer con sutileza: como ahora nos estamos moviendo a gran velocidad, cualquier mínimo giro en el manillar, se traduce en un desplazamiento lateral de la moto muy exagerado. Por lo tanto, cuanto más rápido se va, menos es necesario mover el manillar para mantener el equilibrio.

De hecho, a grandes velocidades, las correcciones son tan sutiles que casi se realizan de forma inconsciente. El piloto tiene la sensación de que no le cuesta nada mantener el equilibrio. Incluso Morrillu nos decía que la moto seguiría recta por si misma sin él. Pero no os llevéis a engaño, la moto sigue siendo un péndulo invertido, inestable por naturaleza. Si no se actúa sobre ella, se caerá al cabo de unos segundos (aunque durante esos segundos puede recorrer bastante espacio, ya que va muy rápido).

Hasta ahora, hemos conseguido explicarle a Morrillu como lo hace para mantener su burra sobre sus dos ruedas cuando va en línea recta. Pero no hemos acabado, ni mucho menos. De hecho, nos queda lo más arduo, explicar por qué debe tumbar su moto para conseguir virar. Y, más extraño aún, por qué para hacerlo debe girar el manillar en dirección contraria a la curva. Pero eso, si os parece, lo dejaremos para la segunda parte.

En Circula seguro | Conducción de motocicletas, la parte sensitiva (1) y (2); la Física (1), (2), (3), (4) y (5)
Más información | Bicycle and motorcycle dynamics (en inglés)
Fotos | seeminglee (II), Arpem (I y III)