Comportamiento Aerodinámico de una bicicleta

Una persona que anda en bicicleta alcanza ciertas velocidades importantes desde el punto de vista de la resistencia que opone el viento al movimiento. Para comenzar el análisis consideraremos la condición donde el ciclista se mueve a cierta velocidad Vc suponiendo que el aire alrededor del ciclista está en reposo (no corren brisas de viento). Al entrar el ciclista en movimiento aparecen distintos factores que se oponen al movimiento, estos son:

-Fuerza de Roce pavimento-rueda.
-Fuerza Opuesta por el aire.
-Perdidas de energía por la ineficiencia de la bicicleta (rodamientos, sistemas internos a la bicicleta).



Fuerza Opuesta por el Aire
El ciclista al moverse choca contra esta masa de aire estática la que por su estado de inercia opone una cierta resistencia al de éste. Esta masa de aire choca contra todo el sistema ciclista-bicicleta produciendo una resistencia particular en cada uno de los elementos de éste, los elementos son:

1.-El ciclista
2.-Ruedas de la bicicleta
3.-Marco de la bicicleta(incluyendo asiento y manubrio)

Las variables que analizaremos para la determinación de la resistencia, serán:

-Presión
-Velocidad del ciclista
-Densidad del aire

El ciclista: El aire que pega frente al ciclista produce una cierta presión la que está dada por el área efectiva del ciclista, la velocidad que éste adquiere Vc y la densidad del aire ρ. La resistencia se debe a la diferencia de presiones entre la parte frontal y posterior del ciclista. Es importante notar que el área efectiva puede cambiar por la posición que éste tome, lo que hace variar la presión y a su vez la resistencia del aire. Por otro lado, los bordes del ciclista son una superficie rugosa (ropa, pelo) la que produce roce contra el viento originando de esta manera esfuerzos de corte ζ los que causan vórtices en la parte posterior del ciclista.



Marco de la bicicleta: El marco de la bicicleta y el tubo del asiento van cortando la capa de aire la cual se vuelve a juntar más adelante, esto produce una diferencia de presiones, y por ende una resistencia al movimiento.

Ruedas de la Bicicleta: Las ruedas producen, al igual que el marco, un corte en el flujo de aire. Principalmente es la rueda delantera la que produce una mayor resistencia, debido a los rayos. Los rayos de la bicicleta, al ser cilíndricos provocan un corte en el flujo de aire oponiendo resistencia, además de esto se producen turbulencias debido al movimiento continuo de estos.