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EVENTI DI SETTEMBRE
Fisica e sport
FISICA E BICICLETTA
prof. Livio Lanceri
Martedi 9 settembre 2008 - ore 15.00
Aula A
Dipartimento di Fisica - via A. Valerio n. 2 - Trieste
intervengono:
LUCA MASTROPASQUA - Associazione Ulisse-FIAB
STEFANO BEVILACQUA - sportivo dilettante, secondo al campionato italiano Granfondo Master 2005
all'interno del ciclo di Conferenze e visite guidate per gli studenti che intendono immatricolarsi al Corso di Laurea in Fisica di Trieste
FISICA E BICICLETTA A TRIESTE
Sabato 20 settembre 2008 - ore 9.30
Dipartimento di Fisica - via A. Valerio n. 2 - Trieste
Lo sapevate che:
1. Il moto di una ruota si può ottenere come combinazione di una rotazione della ruota attorno al suo centro con una traslazione di tutta la ruota assieme al centro: come risultato il “punto” di contatto della ruota con il terreno ha velocità istantanea nulla!
2. La forza di attrito statico, che il terreno esercita sulla ruota posteriore mantenendo istantaneamente “fermo” il punto di contatto, è anche la forza responsabile dell’accelerazione in avanti del centro di massa del sistema bicicletta-ciclista, quando questo aumenta la sua velocità in pianura.
3. A velocità costante la potenza spesa dal ciclista (energia interna del sistema bici-ciclista, spesa per unità di tempo) se ne va a compensare varie forme di resistenza al suo avanzamento.
4. Con una buona pavimentazione in pianura e pneumatici ben gonfiati, la principale resistenza all’avanzamento è quella aerodinamica, opposta dall'aria, che aumenta col quadrato della velocità.
A parità di altre condizioni, la velocità raggiungibile è determinata dalla potenza espressa dal ciclista. Tipicamente, una velocità costante di 10 m/s (36 km/h) può richiedere una potenza di circa 200 W, che un ciclista allenato può fornire per ore. Un ciclista più “pigro”, però, tenderà a non superare i 100 W, mentre un campione può arrivare ad esprimere 400-500 W per un’ora di seguito: quali sono le loro tipiche velocità limite?
5. A parità di potenza espressa, la velocità può essere aumentata diminuendo con vari accorgimenti il coefficiente d’attrito aerodinamico… potete trovare il vostro coefficiente misurando la vostra velocità in discesa, senza pedalare su un tratto lungo a pendenza costante.
6. In salita, invece, a velocità non troppo grande, la resistenza dominante all’avanzamento è dovuta alla componente della forza di gravità proiettata sul pendio, tanto più grande quanto maggiore è la pendenza. Qui gli artifici aerodinamici non aiutano: contano leggerezza e potenza!
7. Il “motore muscolare” ha un'efficienza di circa 25% nel trasformare l'energia chimica a disposizione in lavoro meccanico, circa come un motore a combustione interna; il resto dell’energia viene dissipato per lo più sotto forma di calore , come ogni ciclista ben sa, ed in parte sotto forma di rifiuti organici; per questo i meccanismi di raffreddamento (sudorazione, abiti, etc.) sono molto importanti per il comfort del ciclista.
8. Ciclista e bicicletta formano una specie di “pendolo invertito”, in equilibrio instabile. In curva, è l’inclinazione verso l’interno, combinata con l'attrito laterale sulle ruote, a fornire la forza centripeta che mantiene il centro di massa del sistema su una traiettoria circolare. Iniziare una curva però non è una manovra banale…
9. In rettilineo, il meccanismo che assicura l’equilibrio è piuttosto complicato, come si vede dalla difficoltà per i ciclisti principianti nell’acquisire gli automatismi necessari. L’equilibrio è più facile a velocità maggiore, un ciclista esperto può mantenerlo anche senza toccare il manubrio, purchè questo non sia bloccato! È una credenza abbastanza diffusa che l’equilibrio sia fornito da effetti giroscopici, che in realtà per la bicicletta sono abbastanza piccoli. Dominano effetti inerziali, legati alla configurazione della ruota anteriore, in seguito ai quali il moto effettivo non è rettilineo, ma a serpentina.
Per saperne di più:
D.G.Wilson, Bicycling Science, 2004, the MIT Press, Cambridge, Massachussets
Per informazioni: Tel 040.558.3378-3356 Fax 040.558.3350
