por: Marshall Brain - traduzido por HowStuffWorks
Brasil
As bicicletas são máquinas simples
e elegantes, e que atraem quase todas as pessoas. Uma bicicleta permite
que você chegue ao lugar que você quer ir mais rápido
e usando menos energia do que se você estivesse andando ou correndo.
E para quem tem interesse em máquinas e mecânica, há
uma outra vantagem: todo o seu funcionamento fica completamente exposto.
Não há coberturas ou placas de metal escondendo nada.
Todas as peças ficam à mostra. Algumas das pessoas que
curtem mecânica não conseguem resistir ao desejo de desmontar
uma bicicleta!
Partes da bicicleta
Vamos começar mostrando as partes que compõem
a bicicleta. Na foto abaixo, podemos ver uma bicicleta comum.
As peças que você consegue ver e identificar
imediatamente são :
O quadro - composto de tubos de metal soldados. Cada
um desses tubos tem um nome, conforme podemos observar na figura abaixo.
As rodas - são compostas pelo cubo, os raios,
o aro de metal e o pneu de borracha.
O selim e o suporte do selim.
O guidão e a sua haste, que conecta o guidão ao quadro.
Os pedivelas e os pedais.
Os freios, compostos pelos acionadores no guidão,
pelo cabo do freio, pelas pinças e pelas sapatas de freio.
A corrente e as engrenagens, formadas pelas coroas dianteiras,
a roda livre (ou catraca) traseira, os câmbios dianteiro e traseiro,
as alavancas de câmbio no guidão e os cabos.
Todas essas partes compõem uma bicicleta.
Rolamentos de esferas
As bicicletas usam rolamentos de esferas para reduzir o atrito. É
possível encontrar esses rolamentos:
nos cubos dianteiros e traseiros das rodas
na caixa de movimento central, onde um eixo liga as duas pedivelas
no tubo da forquilha, dentro do qual a haste do guidão pode girar
nos pedais
na roda livre, onde eles tem uma dupla função (na roda
livre, eles também ajudam a fornecer a característica
unidirecional)
Os rolamentos de esferas do tudo da forquilha são do modelo mais
comum e são mostrados na figura a seguir:
Os rolamentos de esferas (amarelo) se movimentam em uma caixa (vermelho).
As porcas cônicas (azul escuro) fazem pressão sobre o tubo
azul claro conectado à forquilha. Essas porcas são ajustadas
para ficarem firmes a ponto de não haver folga na forquilha,
mas não tão firmes a ponto de trava as esferas e prendê-las.
Os cubos da roda e os pedais funcionam exatamente da mesma maneira,
com as porcas cônicas fornecendo o ajuste correto. No eixo da
pedivela, uma das caixas das esferas é que fornece o ajuste.
Colcoar um pouco de graxa ajuda os rolamentos de esferas a deslizarem
melhor.
De vez em quando é necessário desmontar
os rolamentos para remover a poeira e trocar a graxa velha por outa
nova. As bicicletas mais caras possuem rolamentos selados que nunca
precisam de ajuste ou lubrificação.
Engrenagens de bicicletas
Provavelmente você já viu uma foto daquelas
bicicletas antigas, que tinham uma roda dianteira grande e uma traseira
minúscula. Já pode até ter visto alguém
andando em uma delas em algum filme.
Esse tipo de bicicleta ficou popular a partir de 1870, mas foi substituída
pela "bicicleta segura" na virada daquele mesmo século.
Uma bicicleta construída em 1900 ou 1910 tem quase a mesma aparência
de qualquer bicicleta atual: com duas rodas com o mesmo tamanho, dois
pedais no meio e uma corrente que conecta os pedais à roda traseira.
Então por que aquelas bicicletas com as rodas da frente gigantes
foram inventadas? Em uma bicicleta daquele tipo, os pedais e a roda
dianteira são conectados diretamente, da mesma maneira que em
um triciclo de criança. Isso quer dizer que, ao girar os pedais
uma vez, a roda gira uma vez. E esse é um jeito bem barato de
construir uma bicicleta, mas tem uma desvantagem.
Imagine um triciclo com uma roda dianteira de 40 cm
de diâmetro (ou 40 * 3,14 = 127 cm de circunferência). A
cada vez que uma criança andando de triciclo faz um giro completo
no pedal (e na roda dianteira), o triciclo se move 127 cm para frente.
Digamos que a criança está girando a roda dianteira a
60 rpm (ou uma revolução por segundo). Isso quer dizer
que o triciclo está se movendo a 127 cm por segundo, ou seja,
a velocidade não passa de 4,5 km/h. Mesmo se a criança
pedalasse duas vezes mais rápido, a 120 rpm, o triciclo se moveria
a apenas 9 km/h e a criança ficaria com as pernas cansadas, pois
120 rpm corresponde a muitas pedaladas!
Se um adulto quiser andar de triciclo a uma velocidade
razoável, por exemplo a 24 km/h, mas sem que se exija muito esforço,
é preciso fazer com que a roda dianteira do triciclo seja bem
grande. Por exemplo, se o adulto quiser pedalar a 60 rpm, a roda dianteira
precisa ter 213 cm de diâmetro, ou seja, mais de dois metros a
mais de diâmetro.
O principal motivo pelo qual as bicicletas têm
engrenagens é que elas permitem reduzir o tamanho das rodas.
Por exemplo, se você colocar uma engrenagem com 42 dentes na coroa
dianteira e uma engrenagem menor com 14 dentes na coroa traseira, a
sua relação de engrenagens é de 3 para 1. Agora
a roda traseira pode ter (213/3) cm = 71 cm de diâmetro, o tamanho
usado em uma bicicleta normal. E isso é muito mais seguro.
Relações de transmissão
A idéia por trás das engrenagens múltiplas em uma
bicicleta, quer sejam do modelo antigo de 10 marchas ou uma mountain
bike moderna com 24 marchas, é deixar que você altere a
distância percorrida pela bicicleta a cada pedalada.
Por exemplo, uma bicicleta normal tem rodas com 66 cm de diâmetro.
A menor relação de transmissão de uma bicicleta
pode ser uma engrenagem dianteira com 22 dentes e uma traseira com 30
dentes. Isso quer dizer que a relação é de 0,73
para 1 (a roda traseira gira 0,73 vezes a cada pedalada).
Em outras palavras, para cada pedalada, a bicicleta se move 152 cm (cerca
de 5 km/h se estiver pedalando a 60 rpm). Já a maior relação
de transmissão de uma bicicleta pode ser uma engrenagem dianteira
com 44 dentes e uma traseira com 11 dentes.
Essa configuração fornece uma relação de
4 para 1. Com rodas de 66 cm, essa bicicleta vai se mover 828 cm a cada
pedalada, e se mantiver 60 rpm, pode atingir a velocidade de 30 km/h
ou dobrá-la se duplicar também a taxa de pedalada (120
rpm). Uma faixa que vai dos 5,4 km/h para os 60 km/h é algo fantástico,
pois deixa o ciclista subir o morro mais íngreme vagarosamente
ou correr quase tão rápido quanto um carro.
As engrenagens dianteiras são chamadas de coroas
e a maioria das bicicletas tem duas ou três delas.
Conectada à roda traseira está a
roda livre ou catraca, que tem o seguinte aspecto:
A roda livre tem de cinco a nove engrenagens, dependendo
da bicicleta. E o interessante é que as rodas livres podem girar
em uma direção, mas travam na outra. Isso permite que
o ciclista escolha entre pedalar ou não, situação
na qual dizemos que a bicicleta anda em ponto morto (outra função
que o triciclo e as bicicletas antigas não possuem).
Para mudar de marcha, as bicicletas possuem câmbios
traseiros e dianteiros. Abaixo, podemos ver a foto de um câmbio
traseiro.
O câmbio traseiro possui dois pequenos pinhões
que giram livremente. A função do braço e do pinhão
inferior é exercer tração sobre a corrente. O pinhão
e o braço são conectados a uma mola para que o pinhão
empurre a corrente para trás o tempo todo. Conforme você
vai mudando de marcha, vai notar que o ângulo do braço
se modifica para tensionar ou afrouxar a corrente.
O pinhão superior fica próximo à
roda livre. Quando você seleciona as marchas no guidão,
esse pinhão se move para uma posição diferente
na roda livre e arrasta a corrente com ele.
A corrente desliza naturalmente de uma engrenagem
para a outra conforme você gira os pedais.
O funcionamento de uma bicicleta é simples e
é isso o que a torna uma máquina tão fantástica
de se usar, além de ser também uma obra-de-arte mecânica!
fonte: esporteuol.com.br
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09/03/2011
