As marchas de uma bicicleta permitem pedalar com menos esforço em subidas e mais velocidade no plano. Mas como elas funcionam? Como usá-las corretamente?
Um pouco de história
A bicicleta é um veículo de duas rodas presas a um quadro, movido pelo esforço do próprio usuário (ciclista) através de pedais. Inventores de diferentes países montaram versões de bicicletas, mas seu desenvolvimento foi acelerado na época da Revolução Industrial. O alemão Barão Karl von Drais pode ser considerado o inventor da bicicleta, pois, em 1817 ele implementou um brinquedo que se chamava celerífero, desenvolvido pelo Conde de Sivrac em 1780.
O celerífero original era construído em madeira com duas rodas interligadas por uma viga e um suporte para o apoio das mãos, movendo-se apenas por tração com os pés. O Barão Drais instalou um sistema de direção (guidão), o que permitia fazer curvas e manter o equilíbrio da bicicleta quando em movimento, além de um rudimentar sistema de frenagem. Décadas depois, foi apresentado em uma estrutura de ferro e também recebeu uma sela, melhorando em resistência e conforto.
Os velocípedes do início da segunda metade do século XIX tinham os pedais fixos ao eixo da roda da frente que era, portanto, simultaneamente motora e diretriz. Aumentando-se o diâmetro da roda dianteira, era possível desenvolver maiores velocidades, reduzindo a roda traseira a um tamanho mínimo somente para manter o equilíbrio. Os pedais passaram a funcionar na base do quadro em 1877, presos a uma engrenagem dentada que uma corrente ligava ao eixo da roda traseira por intermédio de outra engrenagem de menor número de dentes.
Até então, as rodas dos velocípedes não passavam de aro metálico ou de madeira, recoberto, em sua periferia, de borracha maciça destinada a amortecer os choques e ressaltos. Somente entre o final da década de 1880 e 1900 que começou o uso de câmaras de ar e pneu. Em 1888 John Boyd Dunlop patenteou o pneu com câmara de ar e pouco tempo depois, em 1891, Edouard Michelin, Francês, aparece nas competições com seus pneus sem câmara de ar.
Por que a bicicleta parada cai mas em movimento ela se equilibra?
A bicicleta não se equilibra parada porque sua base (pneu) é muito estreita, então qualquer pequeno desvio faz com que seu peso fique fora dessa base de apoio e ela tombe. Um triciclo ou um carro, como tem uma base de sustentação muito maior, não tem esse problema.
Qualquer objeto em movimento tende a se manter nesse estado, até que uma força externa altere a situação. Da mesma forma, quando um objeto gira, busca conservar a velocidade e a direção do eixo de rotação. Quando colocamos a roda da bicicleta em movimento, seu eixo tende a permanecer paralelo ao solo – e não a desabar para o lado. Quanto mais rápido ela girar, maior essa força. Essa tendência de um corpo conservar o seu equilíbrio nas rotações é conhecida como “conservação do momento angular”.
Como funcionam as marchas da bicicleta?
Pensando em termos físicos, o deslocamento da bicicleta vem da de transmissão do movimento circular uniforme. O sistema de transmissão da bicicleta funciona com uma pedivela (manivela de pé), presa a uma engrenagem (coroa, na frente), que movimenta, através da corrente, outra engrenagem presa a roda (cassete ou catraca, atrás).
A catraca é menor do que a coroa, de modo que a catraca dá um número de voltas maior a cada pedalada. Esse mesmo número de voltas é dado pela roda traseira, pois ela está acoplada à catraca – possuem mesma velocidade angular. Como a catraca está conectado à coroa pela corrente, os dois possuem a mesma velocidade linear – caso contrário, a corrente se romperia. Por exemplo: uma coroa com 60 dentes e a catraca com 20, para cada volta completa da coroa, teremos 3 voltas completas da catraca e, consequentemente, 3 voltas completas da roda traseira.
Assim, o ciclista faz uso da combinação de engrenagens “coroa maior que catraca” quando quer transmitir maior velocidade à roda traseira, resultando em uma maior velocidade da bicicleta em relação ao solo, pois esta é proporcional à frequência e ao raio da roda traseira. Quando faz uso da combinação “coroa menor do que a catraca”, o objetivo é transmitir maior força à roda traseira: ele gira o pedal rapidamente, mas a bicicleta desloca-se lentamente. Essa combinação deve ser usada para subir uma ladeira.
A quantidade de marchas da bicicleta é obtida multiplicando-se o número de engrenagens da catraca com o número de coroas – por exemplo, uma bicicleta de 15 marchas tem 5 engrenagens atrás e 3 coras na frente.
Como trocar de marcha e quais combinações usar?
Para trocar de marcha, deve-se mudar a posição da corrente entre as diferentes engrenagens. Isso é possível através de alavancas no guidão, chamadas de passadores, que controlam os câmbios dianteiro ou traseiro. Cada câmbio empurra a corrente para dentro ou para fora de modo a mudar a posição que a corrente deve passar e, consequentemente, a engrenagem que deve acionar.
Retomando o que foi dito no item anterior, a combinação entre as engrenagens da catraca e da coroa é o que torna possível uma pedalada com mais giro e menos força ou o oposto. As coroas maiores deixam as marchas mais pesadas, e as menores mais leves. Uma engrenagem maior atrás deixa as marchas mais leves. Por isso, nas trilhas, as catracas costumam ter engrenagens bem grandes.
Subir ou descer a numeração da marcha corresponde a diferentes cenários:
- Subindo as marchas (ou usando uma marcha mais pesada): quando você está no plano e sobe uma marcha sem mudar a velocidade das pernas, você imediatamente sente que o pedal ficou mais pesado de girar. Mantendo a velocidade das pernas, fará mais força e a bike vai andar mais rápido; se você não aumentar sua força, terá que pedalar mais devagar, girando menos.
- Descendo as marchas (ou usando uma marcha mais leve): o acionamento do pedal fica mais leve e, se você não mudar velocidade das suas pernas, a bike vai andar mais lentamente.
Em sistema de dois passadores (em geral):
- lado esquerdo controla o câmbio dianteiro (coroa), que traz resultados mais bruscos.
- lado direito controla o câmbio traseiro (catraca), onde as mudanças de marchas são mais gradativas e suaves.
Para se acostumar com o uso, o conselho é deixar o câmbio dianteiro (passador esquerdo), na posição intermediária (ou se tiverem duas posições, tanto faz) e usar e abusar do passador direito para entender como funciona. Basicamente, o lado esquerdo é um multiplicador do efeito do lado direito.
Pode-se identificar cada engrenagem por uma numeração. Na dianteira (pedivela), a numeração começa com a coroa de menor diâmetro, enquanto que na traseira (catraca) a numeração começa na coroa de maior diâmetro. Por exemplo, a 1ª marcha é a relação é 1×1 (pedivela no 1 e catraca no 1). Nessa configuração, a pedalada fica “pesada”, mas pode atingir velocidades mais altas.
Não é indicado utilizar o câmbio cruzado (usar diâmetros muito grandes ou muito pequenos para coroa e catraca juntos), pois pode prejudicar os componentes – por exemplo, colocar o nível 1 da esquerda e o 7 da direita. Apesar de alguns passadores de marcha possuírem mostradores, não é preciso saber qual marcha você está usando. Você apenas precisa sentir se está bom pra você em um determinado momento.
A grande maioria dos sistemas atuais exige que a corrente esteja em movimento para que haja a mudança de marchas. Portanto, nunca mude de marchas parado e tente sempre sentir ou ouvir se houve uma mudança enquanto você pedala. Não é recomendável fazer a troca de marcha em subidas íngremes. Aposte na troca da velocidade logo no início para não forçar os câmbios e alavancas do sistema.
Fontes
- Wikipedia – Bicicleta
- Folha de S. Paulo – Por que é fácil se equilibrar com a bicicleta em movimento?
- Super – Bicicleta, duas rodas e um eixo
- Canal do Educador – Transmissão do MCU
- Pedal – Como usar as marchas da bicicleta
- Pedaleria – Entenda as relações de marchas
- Dias Bike – Como usar a marcha da bicicleta: dicas para ciclistas iniciantes
