Introducción
La bicicleta es una máquina muy ecológica, económica y divertida. Además, son muy interesantes y de relevancia para distintas cuestiones relacionadas con el movimiento y los intercambios de energía en el sistema ciclista-bicicleta-medio ambiente. Por otra parte, la bicicleta es el elemento central de la llamada Pedagogía bicicletera que explicaremos al final.
La bicicleta, también llamada cleta, bicla, baika, o simplemente bici, es un sistema mecánico de gran diversidad y utilidad. Se tienen registros en los cuales se asegura que la bicicleta fue invención del barón alemán Karl Friedrich Christian Ludwig Freiherr Drais von Sauerbronn (1785-1851). Su rudimentario artefacto, creado alrededor de 1817, se impulsaba apoyando los pies alternativamente sobre el suelo. Desde entonces las formas y materiales que se usan en las bicicletas han variado mucho, como lo muestra la Figura 1.
Figura 1. Evolución de la bicicleta.
Por otra parte, el movimiento en bicicleta tiene consecuencias de tipo ecológico, económico y hasta social: afecta la forma cómo y hasta dónde nos desplazamos. Además, es factor crítico a nivel social en la organización y control de la movilidad de personas y vehículos rodantes, no sólo de automóviles, taxis y autobuses, también de camiones, tráileres y motocicletas. Somos muy efectivos para producir los frustrantes embotellamientos y colisiones que nos regala todo caos vial en las grandes ciudades. Estos son problemas de física, química, biología, ecología y matemáticas que no se han resuelto bien ni a tiempo. Prueba de ello son la contaminación atmosférica y la prohibición del “hoy no circula”.
La física bicicletera
El movimiento de la bicicleta se debe esencialmente a la acción de dos tipos de fuerzas, las externas y las internas. Nos referimos a la física cuando consideramos los efectos de las fuerzas externas sobre el movimiento y entendemos las transformaciones de la energía. También se requiere de física para tener una idea de cómo utilizar eficientemente los intercambios de energía que producen las fuerzas internas en el sistema ciclista-bicicleta-medio ambiente. Me alimento, hago ejercicio, desarrollo fuerza muscular y me monto en una estructura mecánica para moverme y transportar mercancías. Sin embargo, para entender todo esto la física no basta, ahí meten su cuchara muchos conocimientos básicos de matemáticas, biología y química, así como sus aplicaciones en nutrición y ecología.
La física nos explica los efectos de las fuerzas externas que actúan sobre la bicicleta y producen cambios en su movimiento: las piernas para mover los pedales que hacen girar las ruedas, los brazos para controlar el manubrio, la fricción con el suelo, la resistencia que presenta el aire y no olvidemos los efectos del clima, principalmente calor, lluvia y viento.
Me desplazo cuando con las piernas empujo dos pedales dispuestos en forma simétrica de cada lado del cuadro de la bicicleta. El brazo de palanca sobre los pedales es tal que estiro en forma alternada cada pierna para hacer que gire la rueda trasera y avancemos ciclista y bicicleta, sin que mis pies se despeguen de la base del pedal; sin embargo, podría perder el equilibrio y caerme porque la bicicleta no tiene estabilidad lateral.
Para no perder el equilibrio, el ciclista debe realizar pronto y bien dos tipos de movimientos: los movimientos laterales, como en el balanceo y el giro para tomar las curvas (Figura 2a), y los movimientos verticales, cuando tiene que elevarse un poco del suelo (Figura 2b).
Figura 2a y 2b. Movimientos que realizan los ciclistas además de pedalear.
Sin embargo, para andar, correr o trepar en bicicleta se requiere que la energía mecánica empleada en mover los pedales provenga del propio organismo del ciclista. Aquí necesitamos aplicar conocimientos de otras disciplinas. Las bicicletas no funcionan con motor como los automóviles. El alimento que nos nutre es el combustible necesario.
Para conseguir que el círculo de consumo de alimentos - gasto energético sea eficiente, es indispensable gastar al pedalear del orden de 40 a 60 g de hidratos de carbono por hora de ejercicio. Esto significa que un desayuno adecuado debe aportar de 150 a 300 g en hidratos de carbono. Los desnutridos son incapaces de pedalear con fuerza y quien no pedalea se cae y no avanza.
¿En qué consiste la transversalidad curricular bicicletera?
La bicicleta, el ciclista y el sistema ciclista-bicicleta-medio ambiente integran una magnífica oportunidad para desarrollar la transversalidad curricular. Por ejemplo, un tratamiento interdisciplinario de este tema puede servir para impartir un curso de la asignatura Física y Tecnología del 2º año de secundaria, tal como lo establece el Plan de Estudios propuesto por la propia Secretaría de Educación Pública (SEP).
La transversalidad se logra si quitamos temas de Física e insertamos otros de Matemáticas, que siempre son necesarios, bastantes temas de Biología y Química y algunos de Ecología. El Plan de estudios de Física y Tecnología propone favorecer tres tipos de competencias, perfectamente compatibles con nuestra propuesta de transversalidad curricular bicicletera:
• Comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos.
• Toma de decisiones informadas para el cuidado del ambiente y la promoción de la salud orientadas a la cultura de la prevención.
Para explicitar en qué consiste la transversalidad bicicletera, en el Anexo presentamos dos tablas: la Tabla I contiene los Bloques, Contenidos y Aprendizajes esperados de la asignatura de Física y Tecnología, descritos en el correspondiente Plan de Estudios de la SEP. Se indican en cursiva aquellos aprendizajes que quedarían fuera del contexto de la física bicicletera propiamente dicha, por referirse a fenómenos ondulatorios, en escala planetaria, acerca de fluidos, dentro del dominio del electromagnetismo o de la teoría atómica de la materia. Sin embargo, algunos de estos temas podrían tratarse en el contexto bicicletero con enfoques de Biología, Química o Ecología; esto se muestra en la Tabla II.
Analizando los aprendizajes esperados en Física, en la Tabla II hemos marcado en las cuatro últimas columnas los contenidos de Física dónde es viable extender el enfoque bicicletero utilizando contenidos de Biología, Química y Ecología. El último renglón de dicha Tabla II expresa el número de contenidos de estas tres disciplinas que podrían insertarse en un tratamiento bicicletero de la Física. Incidentalmente, las Matemáticas se utilizan en todos los contenidos de Física del plan de estudios original de la SEP.
Entonces, ¿es necesario saber matemáticas para andar en bicicleta?
Por supuesto que no, pero sí cuando queremos entender algo. Por ejemplo, las matemáticas nos ayudan a pensar y contestar preguntas del tipo: ¿cómo y por qué nos desplazamos con la bicicleta?, ¿por qué sudamos y nos cansamos después de una carrera en bicicleta? No podemos entender algo en ciencias sin matemáticas.
Concretamente, en Física necesitamos de las Matemáticas para calcular desplazamientos, trayectorias, giros, velocidades, aceleraciones y trabajos, así como intercambios y gastos de energía. Aunque nos aburra y fastidie, también necesitamos Matemáticas si queremos comprender o elaborar tablas, gráficas o estadísticas. Si no utilizamos Matemáticas para representar e interpretar fenómenos será muy pobre nuestra capacidad para entender, explicar y comunicar.
Finalmente, ¿en qué consiste la pedagogía bicicletera?
Cuando uno se propone andar en bicicleta, primero debe tener ganas de hacerlo y entrarle con entusiasmo a un proceso educativo en cuatro etapas: (1) fijarse en cómo lo hacen los ciclistas; (2) alguien muestra cómo montarse en la bicicleta, empezar a pedalear, avanzar y mantener el equilibrio; (3) después se le ayuda a que poco a poco lo haga por sí mismo y (4) finalmente se suelta y completamente solo practica mucho para hacerlo cada vez mejor.
Con las adecuaciones del caso, así podemos aprender a construir conocimientos, desarrollar habilidades y apreciar valores.
Referencias
Buhobike. Diferentes usos habituales de la bicicleta. https://www.buhobike.com/blog/diferentes-usos-habituales-de-la-bicicleta/
Bicicultura. Tipos y marcas de bicicletas. https://www.bicicultura.cl/11-tipos-de-bicicleta/
Bicicleta. https://es.wikipedia.org/wiki/Bicicleta
Guevara, J. La ciencia detrás de la bicicleta. https://pedalia.cc/ciencia-de-la-bicicleta/
Meza, J. L. R. Cómo aprender a andar en bici en 8 pasos. https://labicikleta.com/como-aprender-a-andar-en-bici-en-8-pasos/
Ficha del autor
Jorge Barojas Weber: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
Profesor del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias y tutor en el Doctorado en Ciencias de la Administración (línea de investigación en administración del conocimiento), ambas de la UNAM. Ha sido investigador adscrito a la Unidad Académica del ILCE.
