Existem quatro forças externas que cada ciclista deve trabalhar com ou contra – gravidade, resistência do ar, resistência ao rolamento, e fricção – e um quinto efeito, referido como inércia.  Nenhuma delas pode ser completamente vencida (e não é necessariamente desejável erradicá-las completamente). No entanto, é importante entender o que o ciclista enfrenta para poder minimizar as consequências negativas e aproveitar o positivo.

A gravidade é a força que dá peso à matéria. A terra puxa tudo para si com uma aceleração gravitacional de cerca de 9,8m/s2. A realidade, é que é a gravidade que torna possível a pratica do ciclismo, pressionando a bicicleta no chão, mas isso dificulta a subida. A descida é facilitada pela força da gravidade, mas é impossível recuperar toda a energia que se coloca em subir a mesma colina.

A resistência do ar geralmente funciona contra o ciclista. No nosso planeta a gravidade é forte o suficiente para manter um manto de ar a cerca de 100 km de espessura à superfície da Terra. Os ciclistas não conseguiam respira sem o ar (obviamente), mas este também está sempre a afastar o ciclista de progredir em frente. Mas, ainda assim, mesmo esta força pode ser útil se tiver vento por trás.

A resistência ao rolamento resulta do fato de que, quando um pneu em contato com a estrada, tanto o pneu quanto a estrada se deformam um pouco, perdendo energia neste processo.

O atrito ajuda a mover a bicicleta para a frente, mantendo contato entre pneu e estrada. No entanto, a fricção nos rolamentos do sistema de transmissão da bicicleta – dos pedais até a corrente, engrenagens – podem absorver até 5% da energia do ciclista.

Os ciclistas também devem superar a inércia, que não é uma força, mas uma propriedade inata da matéria – a resistência a qualquer mudança em seu estado de movimento. O movimento de uma bicicleta não mudará se houver forças agindo sobre ela.

Na imagem, pode ver todas as forças a atuar sobre a bicicleta e ciclista!

Inércia: O princípio da inércia é uma maneira de dizer que um objeto não muda o seu movimento a menos que haja uma força agindo sobre ele. Quanto maior a força, maior a mudança do movimento (em velocidade ou direção). Colinas íngremes, ventos fortes, pernas musculosas e poderosos freios superam a inércia para o maior grau. A massa determina o tamanho do efeito – sob uma força específica, uma bicicleta pesada muda o seu movimento mais lentamente que um modelo mais leve. Da mesma forma, um ciclista que perde peso acelerará mais rapidamente do que seu antigo eu mais gordo.

A resistência do ar: Um pé cúbico de ar seco a 20°C ao nível do mar pesa cerca de 0,034 kg. Quando o ciclista encontra de frente a atmosfera, parte da sua energia é perdida para empurrar este ar para fora do caminho. A diferença nas suas velocidades é mais do que sobre 15 km/h em uma estrada plana, tornando esta força no maior desgaste do ciclista.

Atrito: A fricção entre o pneu e a superfície da estrada é crucial para o movimento. Sem ela a roda giraria no local, como se estivesse no gelo. No entanto, o atrito nos rolamentos desperdiça energia em forma de calor e ruído.

Resistência ao rolamento: Os pneus de bicicleta deformam-se sob o peso da bicicleta e do ciclista quando a borracha entra em contato com a superfície da estrada. Estes movimentos absorvem uma pequena quantidade de energia que, no essencial, foi colocado no sistema pelo ciclista pressionando os pedais.

Gravidade: A Terra submete a bicicleta e o ciclista a um campo gravitacional, força que os faz acelerar para baixo a aproximadamente 9,8 m/s2.

Ref: Max Glaskin, 2012, “cycling science”, Ivy Press

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