Evolução da bicicleta: de 1817 à corrente
A bicicleta que você conhece, com duas rodas iguais, corrente e pneus com ar, ficou pronta em pouco mais de 70 anos. Em 1817 ela era uma viga de madeira sobre duas rodas, empurrada com os pés no chão. Em 1885 já tinha a corrente na roda traseira, e em 1888 ganhou o pneu com câmara de ar. Quase tudo o que veio depois foi refinamento.
Este artigo conta a evolução da bicicleta pela mecânica, com uma conta que explica cada salto: quantos metros a bicicleta anda a cada volta do pedal. As fontes são o arquivo municipal de Mannheim, o Science Museum de Londres, a Enciclopédia Britânica, a Universidade Johns Hopkins e a União Ciclística Internacional.
1817: a máquina de correr
Em 12 de junho de 1817, o barão Karl von Drais saiu de Mannheim, na Alemanha, com a sua máquina de correr de duas rodas, em direção a uma estação de troca de cavalos na estrada de Schwetzingen, segundo o arquivo municipal de Mannheim. O percurso, de cerca de 14 km, levou perto de uma hora.
A máquina não tinha pedais. O condutor ia sentado e dava passadas no chão, como numa bicicleta de equilíbrio infantil de hoje. A contribuição de Drais, na leitura mais aceita, foi outra: mostrar que uma pessoa se equilibra sobre duas rodas em linha, desde que possa virar a roda da frente. Todo o resto da história parte desse arranjo.
Década de 1860: os pedais na roda da frente
O passo seguinte foi tirar os pés do chão. Na década de 1860, em Paris, pedais foram presos direto no eixo da roda dianteira, e a máquina ganhou o nome de velocípede, segundo a Enciclopédia Britânica. Com rodas de madeira e aros de ferro, em rua de pedra, o apelido em inglês era “sacode-ossos”.
A tração direta tem uma consequência simples: cada volta do pedal é uma volta da roda. A distância percorrida a cada pedalada é o perímetro da roda:
distância por volta do pedal = π × diâmetro da roda
Para andar mais rápido com a mesma cadência das pernas, só havia um caminho: aumentar a roda.
Década de 1870: a roda alta
Foi o que os fabricantes fizeram. A Ariel, uma das primeiras bicicletas de roda alta, tinha roda dianteira de 48 polegadas (122 cm) e traseira de 30 polegadas (76 cm), segundo a Britânica. A conta:
π × 1,22 m ≈ 3,83 m por volta do pedal.
A 90 pedaladas por minuto (premissa nossa, uma cadência confortável), isso dá 3,83 × 90 × 60 ÷ 1.000 ≈ 20,7 km/h.
O mesmo período trouxe peças que estão nas bicicletas até hoje. Em 1869, segundo a Britânica, surgiram na bicicleta os rolamentos de esferas e as rodas de raios tensionados, e a roda livre, que permite parar de pedalar com a bicicleta em movimento, foi patenteada. Os raios de arame tensionados deixaram viável uma roda de 1,22 m que não pesasse como uma roda de carroça.
O limite da roda alta era o comprimento da perna do ciclista, e o preço era a segurança. O condutor ia sentado quase em cima da roda dianteira, a mais de um metro do chão. Uma pedra ou uma freada forte o lançava por cima do guidão.
1885: a corrente muda tudo
A solução foi separar o tamanho da roda da distância por pedalada. Com uma corrente ligando uma coroa grande, nos pedais, a um pinhão pequeno, na roda traseira, a roda dá mais de uma volta a cada volta do pedal. A roda pôde voltar a ser pequena, e o ciclista, a ficar perto do chão.
A primeira bicicleta a reunir essas características e ganhar o mercado foi a Rover Safety de 1885, projetada por John Kemp Starley, segundo a Britânica. O exemplar do Science Museum de Londres tem transmissão por corrente na roda traseira, pneus de borracha maciça e 16,8 kg. O nome “safety”, segurança, era o argumento de venda contra a roda alta.
Com a corrente, a conta ganha um fator:
distância por volta do pedal = π × diâmetro da roda × dentes da coroa ÷ dentes do pinhão
Numa bicicleta de estrada atual, com roda de aro 622 mm e pneu de 25 mm, o diâmetro é de 622 + 2 × 25 = 672 mm, e o perímetro, π × 0,672 ≈ 2,11 m (conta nossa, pela geometria). Com coroa de 50 dentes e pinhão de 17:
2,11 × 50 ÷ 17 ≈ 6,21 m por volta do pedal.
Para andar isso com tração direta, a roda teria de ter 6,21 ÷ π ≈ 1,98 m de diâmetro. A 90 pedaladas por minuto, são 6,21 × 90 × 60 ÷ 1.000 ≈ 33,5 km/h. E trocando para coroa de 34 e pinhão de 28, para subir uma ladeira: 2,11 × 34 ÷ 28 ≈ 2,56 m por volta. A mesma bicicleta se comporta como uma roda de 1,98 m ou de 0,82 m, conforme a marcha.
A relação entre força no pedal e força na roda segue a mesma lógica de qualquer engrenagem, e é o assunto de o que é torque. Os cubos com marchas internas usam o arranjo descrito em engrenagens planetárias.
Quanto a corrente desperdiça
Pouco. Em 1999, pesquisadores da Universidade Johns Hopkins mediram a eficiência da transmissão por corrente de bicicleta em laboratório e encontraram de 81% a 98,6%, conforme a condição, segundo o comunicado da universidade. A eficiência subia com pinhões maiores e com a corrente mais tensionada, e o tipo de lubrificante, e até a ausência dele, não fez diferença significativa nas condições de laboratório.
Em watts: um ciclista que entrega 200 W nos pedais (premissa nossa) perde 200 × (1 − 0,986) ≈ 2,8 W na melhor condição e 200 × (1 − 0,81) = 38 W na pior.
1888: o pneu com ar
Faltava o conforto. Em 1888, o pneu pneumático foi introduzido por John Boyd Dunlop, um veterinário escocês que vivia em Belfast, segundo a Britânica. O ar comprimido dentro do pneu absorve as irregularidades do piso que a borracha maciça repassava ao quadro. Com rodas iguais, corrente e pneus de ar, a bicicleta do começo da década de 1890 já tinha, no essencial, a forma da atual.
O que mudou depois
As mudanças do século 20 foram de refinamento: câmbios que trocam a corrente de pinhão em movimento, freios melhores, quadros de aço mais leve, depois de alumínio e de fibra de carbono. O princípio ficou o mesmo.
O resultado aparece no recorde da hora, a maior distância percorrida em uma hora num velódromo. A marca, que não encontramos superada até outubro de 2026, é de 56,792 km, do italiano Filippo Ganna, em 8 de outubro de 2022, em Grenchen, na Suíça, segundo a União Ciclística Internacional. São 56,792 ÷ 3,6 ≈ 15,8 metros por segundo, mantidos por 60 minutos.
A bicicleta também é uma das formas mais econômicas de se deslocar. Segundo a Scientific American, retomando uma comparação publicada pela revista em 1973, o ser humano não é um animal eficiente ao se mover, até subir numa bicicleta, quando passa a estar entre os viajantes terrestres que menos energia gastam.
A linha do tempo em uma tabela
| Ano | O que surgiu | O que resolveu |
|---|---|---|
| 1817 | máquina de correr de Drais | equilíbrio sobre duas rodas em linha, com direção |
| década de 1860 | pedais na roda dianteira | pés fora do chão |
| 1869 | rolamentos de esferas, raios tensionados, roda livre | menos atrito, rodas grandes e leves |
| década de 1870 | roda alta (Ariel, 122 cm) | mais metros por pedalada: 3,83 m |
| 1885 | Rover Safety, com corrente na roda traseira | velocidade sem roda gigante; ciclista perto do chão |
| 1888 | pneu pneumático de Dunlop | conforto e aderência |
Perguntas frequentes
Quem inventou a bicicleta?
Não há um inventor único. Karl von Drais criou em 1817 a máquina de duas rodas em linha com direção. Os pedais vieram na década de 1860, e a forma moderna, com corrente na roda traseira, em 1885, com John Kemp Starley.
Por que as bicicletas antigas tinham a roda da frente enorme?
Porque o pedal era preso direto na roda. Cada pedalada valia uma volta da roda, e a única forma de andar mais por pedalada era aumentar o diâmetro.
Quando a bicicleta ganhou corrente?
A corrente na roda traseira chegou ao mercado com a Rover Safety, de 1885.
Quem inventou o pneu de bicicleta com ar?
John Boyd Dunlop introduziu o pneu pneumático em 1888.
A corrente da bicicleta perde muita energia?
No melhor teste de laboratório, a perda foi de 1,4%; no pior, de 19%.
A evolução da bicicleta se resume numa conta: metros por volta do pedal. A roda alta resolveu isso com diâmetro, e a corrente resolveu com a relação entre coroa e pinhão, o que devolveu o ciclista para perto do chão. Outra máquina que nasceu na mesma época está em o primeiro carro da história, e há mais histórias assim em curiosidades da engenharia.
