Engrenagens de bicicletas

Autor: 
Marshall Brain

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.