Pedala più veloce o più forte!

Quando si va in bicicletta, è importante mantenere una certa velocità di pedalata (chiamata anche cadenza) indipendentemente dalle colline o dalla strada pianeggiante. Trasferire la potenza dal pedale alle ruote comporta l'utilizzo di ingranaggi.

Ci sono due posti in cui gli ingranaggi esistono su una bicicletta. Il primo è collegato al pedale, chiamato corona. Il secondo posto è collegato al pneumatico posteriore, chiamato ingranaggio posteriore o pignone. Gli ingranaggi sono collegati da una catena. La catena trasferisce la potenza applicata al pedale alle ruote e si crea un vantaggio meccanico in base alle dimensioni degli ingranaggi collegati ai pedali (cassetta anteriore) e alle ruote (cassetta posteriore).

Esistono diverse bici con un numero variabile di marce chiamate corone e pignoni. Una bici a cambio singolo rimane con un vantaggio meccanico fisso: le marce che si trovano su una bici a cambio singolo non cambieranno indipendentemente dal fatto che la persona stia pedalando su una strada pianeggiante o su una collina. Ciò significa che la persona che pedala deve mettere a dura prova le proprie gambe per scalare le colline o guidare molto più velocemente.

Una bici a più marce consente alla persona che pedala di mantenere la stessa velocità di pedalata per regolare il proprio vantaggio meccanico per raggiungere risultati diversi. Ciò consente al ciclista di scalare le colline o viaggiare più velocemente senza modificare la velocità di pedalata.

Una bicicletta con più marce offre molte opzioni per sfruttare il vantaggio meccanico a proprio vantaggio. Una bicicletta ferma vorrebbe utilizzare una combinazione di ingranaggi adatta a una maggiore coppia (potenza di sterzata) per accelerare da una fermata o per scalare una grande collina. Un vantaggio meccanico per la coppia (maggiore potenza di rotazione) si ottiene quando un ingranaggio più piccolo aziona un ingranaggio più grande. Nel contesto di una bicicletta, ciò accade quando la dimensione più piccola della corona anteriore è accoppiata con il più grande ingranaggio o pignone posteriore. Tuttavia, una bicicletta orientata alla coppia non sarà in grado di muoversi molto rapidamente.

D'altra parte, una bicicletta che è già in movimento e vuole raggiungere una velocità elevata deve utilizzare una combinazione di marce adatta a una maggiore velocità (velocità di movimento) per raggiungere una velocità elevata senza dover pedalare centinaia di volte al minuto. Un vantaggio meccanico per la velocità si ottiene quando un ingranaggio più grande aziona un ingranaggio più piccolo. Nel contesto di una bicicletta, ciò accade quando la più grande dimensione della corona anteriore è accoppiata con il più piccolo ingranaggio o pignone posteriore.

Avere un vantaggio meccanico quando si va in bicicletta consente ai ciclisti di ottenere il massimo dalla quantità di energia che esercitano. Un vantaggio meccanico può essere applicato in molte situazioni diverse e diventare desiderabile quando si progetta un robot per una competizione.