Comportamiento aerodinámico de un móvil, bicicleta, que se desplaza en el aire.

Primero, es importante saber que la aerodinámica es la rama de la mecánica de fluidos que estudia las acciones que aparecen sobre los cuerpos sólidos cuando existe un movimiento relativo entre estos y el fluido que los baña, siendo éste último un gas y no un líquido.

Figura Nº1

Para el efecto de esta presentación hablaremos que el móvil se está moviendo siempre, mientras que el aire se mantiene calmo, para poder así facilitar las explicaciones.
Un concepto bastante importante en esta parte es el de resistencia aerodinámica, que es la resistencia que ofrece al móvil el fluido que lo circunda, siendo esta una fuerza que actúa en sentido contrario a la dirección del móvil. Para poder calcular esta resistencia se utiliza la siguiente fórmula:

Este último, llamado coeficiente de resistencia, o vulgarmente, coeficiente aerodinámico, es un coeficiente que se obtiene por lo general experimentalmente, dentro de túneles de viento, para poder ver qué tanto le afecta al móvil el viento en contra. Este coeficiente va desde valores relativamente pequeños como 0.001 para flujos laminares hasta valores grandes como 0.7 o 1.1 para automóviles de la fórmula 1.
Para nuestro caso, el de la bicicleta, este valor está entre 0.6 para un ciclista de competición y 0.9 para un ciclista perfil medio.
Entonces ahora que ya sabemos un poco de los conceptos básicos, podemos hacer referencia a cómo se mueve un móvil en el aire. Al estar el aire quieto, y nosotros como móvil desplazarnos por él, el aire trata de pasar a través de nosotros, pero al estar nosotros, el aire ‘choca’ contra nosotros, produciéndose una fuerza en contra, que es la que explicábamos anteriormente. Al chocar este aire, este trata de escapar y sale por los lados, rodeando el obstáculo, tal como se muestra en la figura Nº1. Si el lado por el que sale es suave, como el que se muestra en la figura, no hay mucha complicación, ya que el aire sale fácilmente, pero si el móvil termina abruptamente (como en el caso de un humano en una bicicleta), se producen turbulencias por la parte posterior del móvil, ya que al presentarse este término abrupto, se generan vacíos o zonas de bajas presiones, por lo que el aire trata de entrar a ese lugar de baja presión, revolviéndose con las demás partículas del lugar.
Para el caso específico de la bicicleta, podemos entonces calcular la resistencia que ofrece el aire al paso de esta, para esto hagamos un ejemplo didáctico. Digamos que tenemos los siguientes datos:

superficie frontal estipulada para una persona normal en una bicicleta (esto toma en cuenta la bicicleta y el ciclista).

coeficiente de resistencia de un ciclista perfil medio.

Hay que tener en cuenta que esta es la fuerza que ejerce el aire sobre el sistema ciclista-bicicleta en sentido contrario a su movimiento, pero no es la única fuerza que actúa, ya que el peso mismo y la fuerza de roce de las ruedas sobre el suelo también ejercen fuerzas que el ciclista debe vencer para poder avanzar, además de las pérdidas mecánicas de la misma bicicleta.

Por otro lado, comentamos anteriormente que detrás de los ciclistas se producen zonas de baja presión debido al avance que tienen éstos sobre el aire, que se transforman en turbulencias en sus espaldas. Bueno estas zonas pueden ser aprovechadas por ciclistas que estén detrás, ya que estas zonas ofrecen menos resistencia al paso de los mismos ciclistas generadas por las bajas de presión, lo que se denomina ‘drafting’ en inglés. Esto es bastante aprovechado en carreras de equipos, que se van turnando quién va delante, en un acto que es como ‘ir cortando el aire’ para los que van detrás, lo mismo ocurre en carreras de automóviles, especialmente en el náscar.