Oggi giorno gli ingegneri delle varie case motociclistiche fanno a gara per creare mezzi che siano il quanto più sicuri e performanti possibile. Il livello di tecnologia raggiunto in tempi moderni è così sviluppato da permettere al pilota (sia in pista che in strada) di avere un’esperienza alla guida che sia unica.
Dando uno sguardo più analitico alle motociclette stradali troviamo moto con caratteristiche ben diverse dalle loro cugine più grandi (usate spesso in pista). Gli sviluppi meccanici e non, sono spesso tarati e dipesi anche e soprattutto dal tipo di pubblico al quale è rivolta la motocicletta.
In quest’ottica non possiamo non considerare come il cliente “stradale” ha un tipo di fisico diverso rispetto al cliente “pistaiolo”.
Il livello fisico motorio del cliente a cui è rivolto il mezzo gioca un ruolo importante nel progetto complessivo. Ergo, migliorare le proprie qualità fisiche in relazione alla guida in moto non può che rendere la vostra esperienza in sella sempre più positiva.
Questo concetto è fondamentale e viene ancor più rimarcato quando ci si approccia con motociclette di grossa cilindrata o quelle di segmento R o S. E’ impensabile guidare moto con oltre 200cv essendo magari in uno stato di obesità avanzata.
Questi e altri concetti, ci auspichiamo che possano essere già sufficientemente chiari giunti a questo punto delle nostre trattazioni. Quello che invece vogliamo trasmettervi in questo elaborato è il tentativo di comprendere la complessa fisica che c’è attorno alla motocicletta.
L’impegno degli ingegneri nel fabbricare moto perfette non può e non deve essere vanificato da un pilota imperfetto o superficiale.
Il sistema moto in rettilineo
Con sistema moto vogliamo intendere un’unica macro struttura composta dal pilota e dal proprio mezzo.
Non serve una laurea in fisica per capire che il sistema così composto è soggetto a delle forze le quali permettono i vari movimenti in sella.
Banalmente andremo a categorizzare tutte le forze agenti sul sistema moto-pilota con la dicitura forze G.
Per capire meglio quanto le forze G possano influire sul motociclista durante la guida (in pista ad esempio) analizziamo come si presenta la situazione della guida. In altre parole possiamo delineare due diversi sistemi:
- il primo quello della motocicletta
- il secondo quello del pilota.
Andando ad analizzare le forze agenti sul primo sistema durante un rettilineo ne menzioniamo le principali ovvero:
- la forza peso,
- la forza di contatto al suolo dello pneumatico,
- la forza di attrito
- la forza di presa della mano del pilota.
Sul secondo sistema rintracciamo:
- forza peso,
- forza di inerzia,
- forza della moto sul pilota la forza viscosa dell’aria.
La sommatoria di tutte queste forze contribuisce a determinare un diverso dispendio energetico da parte del pilota per governare il mezzo.
Gli studi scientifici vengono in nostro aiuto
Prendendo in considerazione uno studio condotto diversi anni fa si evince come il dispendio energetico di un pilota sia fortemente dipeso da tre forze principali:
- resistenza al rotolamento ovvero la resistenza dovuta alla deformazione del pneumatico e della ruota (Il coefficiente d’attrito negli pneumatici nelle gare di MotoGp è superiore ad 1 ed è un numero spesso compreso tra 1.2 e 1.3 ovviamente preriscaldati tramite apposite coperte termiche),
- resistenza dell’aria che è la resistenza determinata dall’intersezione dei due sistemi che si muovono nello spazio e dalla forza di gravità.
La forza richiesta per vincere la resistenza dell’aria (forza viscosa dell’aria) è il contributo maggiore al costo energetico (insieme alla forza d’inerzia) poiché aumenta con la velocità.
Alcuni fisici contemporanei hanno riportato che la resistenza dell’aria rappresenta meno del 20% della resistenza totale al movimento a velocità inferiori a 10 km / h.
Tuttavia, a velocità di 20 e 40 km/ h, la resistenza dell’aria rappresenta rispettivamente il 54 e l’82% della resistenza totale.
Possiamo solo immaginare quanto questa componente di forza possa essere influente a velocità superiori ai 300km/h.
Andando più nel dettaglio possiamo capire quanto la forza viscosa dell’aria e la forza d’inerzia possano realmente influenzare la performance del pilota. Calcoliamo la forza d’inerzia servendoci della seconda legge della dinamica
F = m x a
Tale forza dipende dalla massa del sistema moto-pilota. È facile intuire come all’aumentare della massa aumenti tale forza.
Ecco spiegato da un punto di vista fisico-meccanico quanto sia importante la gestione del peso corporeo da parte di un pilota.
Inoltre possiamo affermare come la forza d’inerzia aumenti in base all’accelerazione in maniera non proporzionale ad essa in quanto dipende dall’entità e dalla distribuzione del peso sulla moto.
Ritorniamo alla forza viscosa dell’aria e analizziamo le due situazioni a cui è soggetto il pilota, la prima dove questi accelera e la seconda dove decelera. Nella prima situazione la forza dell’aria e quella di attrito sono concordi per cui la forza viscosa dell’aria sarà negativa spingendo il pilota indietro mentre il veicolo accelera. Durante la decelerazione aria e attrito sono discordi per cui la forza viscosa dell’aria sarà positiva spingendo il pilota più avanti sul sellone della moto.
Per calcolare empiricamente la forza di attrito dell’aria possiamo servirci della formula:
F = cd x 1/2v2 x p x A
In tale formula cd è una costante corrispondente ad 1.8; ρ indica il ro ovvero la densità dell’aria (1,2250 kg/m^3) mentre A è l’area frontale ovvero il viso del pilota.
Infatti durante l’accelerazione su rettilineo la forza di attrito dell’aria agisce sul viso e in parte sulle spalle del pilota (ovvero sulle le regioni anatomiche maggiormente esposte al vento) mentre la forza scambiata con il veicolo e con il pilota aderente alla moto è trascurabile.
Calcolando l’area del viso del pilota possiamo ottenere una stima della forza d’attrito la quale rappresenterà la componente di forza più ingente ed è questa che influenzerà direttamente il consumo energetico.
Conclusione
Ci rendiamo conto di quanto i concetti fin qui esplicati possano essere complessi e probabilmente non accessibili a tutti.
Ma allo stesso tempo si è voluto analizzare anche questi aspetti per poter divulgare e cercare di stimolare il ragionamento in tutti i motociclisti lettori rivolgendoci con un occhio di riguardo a quei motociclisti domenicali che vanno in moto per caso, magari senza protezioni etc.
Andare in moto è una cosa seria, sia che questo voglia dire uscire una domenica con il proprio gruppo sia che questo implichi una pistata.
Continuate a seguirci nel prossimo elaborato per analizzare cosa accade al pilota e alla moto durante la percorrenza di una curva.