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.
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- 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.
- as 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.
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)
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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
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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 (veja mais detalhes em Como funcionam as engrenagens). 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.
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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.
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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.
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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.
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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:Marshall Brain - traduzido por HowStuffWorks Brasil)
