La pressione delle gomme

Bentrovati anche questo mercoledì all’appuntamento settimanale con il tech corner!

Un parametro estremamente importante, che influenza in maniera significativa il comportamento della nostra bici sia in salita che in discesa, è la pressione delle gomme.

In quest’articolo cercheremo di capire perché è così importante scegliere la pressione corretta a seconda del tipo di terreno, delle coperture che montiamo e del nostro stile di guida.

La giusta pressione

Non è così immediato stabilire quale sia il valore di pressione ottimale da utilizzare sulla nostra mountain bike, in quanto entrano in gioco moltissimi parametri.

Prima di tutto il fattore più determinante è la tipologia di pneumatico. A seconda della sezione, della carcassa, della presenza o meno di camera d’aria dovremo scegliere valori di pressione differenti. Gomme più strette, più leggere e quindi sottili avranno bisogno di pressioni più elevate per non pizzicare la camera d’aria o danneggiare il cerchio, mentre gomme più voluminose o robuste potranno essere usate senza problemi a pressioni inferiori.

Fondamentale è poi il peso del rider: i bikers più pesanti avranno bisogno di pressioni più elevate per ottenere la stessa deformazione che bikers più leggeri ottengono con pressioni più basse.

Altro fattore importante è lo stile di guida in discesa. Lo stile di guida è influente perché a seconda di come uno guida, solleciterà diversamente gli pneumatici. Riders più tranquilli si troveranno bene a pressioni molto basse, rider più aggressivi utilizzeranno pressioni più elevate per evitare eccessive deformazioni della gomma in curva e il rischio di pizzicare.

Anche la disciplina praticata ha una sua influenza. Chi pratica XC può preferire pressioni più elevate per ottimizzare la scorrevolezza sui fondi compatti, mentre chi pratica discipline più discesistiche adotterà una pressione che massimizzi la performance in discesa.

Allo stesso modo anche la bicicletta utilizzata gioca un ruolo importante. Su una front ad esempio sarà opportuno utilizzare una pressione alla ruota posteriore più bassa per migliorare la trazione, su una full dalle lunghe escursioni invece sarà opportuno utilizzare pressioni più elevate per evitare il rischio di pizzicare a causa delle elevate velocità che questo tipo di bici permette di raggiungere in discesa.

Tuttavia il fattore che più influenza il valore di pressione ideale è il tipo di terreno.

Pressione delle gomme e terreno.

Le gomme della nostra mtb sono l’elemento che si interfaccia tra il terreno e la bicicletta. Si tratta quindi di un componente estremamente importante che influisce sia sulla resistenza all’avanzamento, sia sulle prestazioni e sul comportamento della nostra bici in discesa. Il comportamento della gomma varia moltissimo a seconda della pressione utilizzata ed è quindi importante, per sfruttare al meglio le nostre coperture, una corretta scelta della pressione di gonfiaggio.

Poiché non esistono dei valori di pressione ideali, validi per ogni terreno e ogni copertura, vedremo qui di seguito di analizzare il comportamento della gomma in alcune situazioni tipo, cercando di capire che ruolo gioca la pressione, per capire quali possano essere dei valori convenienti.

IN SALITA

In salita vogliamo ottenere due risultati:

– Che la nostra gomma rotoli con la minor resistenza possibile
– Che la copertura abbia un sufficiente grip per farci superare anche i tratti di salita impegnativi senza disperdere inutili energie a causa della perdita di trazione e dello slittamento dello pneumatico.

ASFALTO E LASTRICATO
In salita su fondi compatti, quali possono essere l’asfalto o fondi lastricati, non si pone il problema della trazione, in quanto l’elevato attrito tra pavimentazione e copertura è più che sufficiente a garantire l’aderenza necessaria affinchè la coppia motrice applicata alla ruota si trasformi in moto.

In questa situazione però vogliamo che la nostra copertura opponga la minore resistenza al rotolamento possibile, in modo da rendere più efficiente la nostra pedalata. Vediamo di capire che cos’è che causa la resistenza al rotolamento di una gomma su asfalto.

Prendiamo in analisi questo disegno:

E’ qui rappresentata una ruota sottoposta ad una coppia motrice che si muove in senso orario, la ruota di un ipotetica bicicletta che si muove da SX verso DX. Lo pneumatico, nella zona di contatto sull’asfalto, essendo deformabile, si schiaccia e, poiché viene applicata una coppia motrice, la sua impronta a terra assume una conformazione asimmetrica, con una specie di rigonfiamento verso la parte anteriore dello pneumatico che viene spinta verso l’asfalto dalla coppia motrice e si comprime. La distribuzione del carico segue la curva rappresentata in basso, in particolare il carico risulta più concentrato nella zona anteriore, quella in cui il battistrada viene compresso e più modesto nella zona posteriore, dove la gomma viene stirata. La distribuzione del carico sull’asfalto può essere rappresentata con la risultante P’, applicata in corrispondenza del baricentro del carico distribuito. Poiché come abbiamo detto la superficie di contatto e la distribuzione del carico non sono simmetrici rispetto all’asse del mozzo, la risultante di reazione P’ risulterà applicata un po’ più in avanti rispetto alla forza peso P, applicata invece sul mozzo. Si crea quindi una coppia R, di braccio δ, coppia che è opposta alla coppia motrice e si configura quindi come resistenza al moto.

Non dimentichiamoci poi di altri due fattori: l’impronta a terra e lo scorrimento all’interfaccia tra pneumatico e pavimentazione. Come abbiamo visto la gomma nella parte anteriore si comprime e nella posteriore si stira. Per passare da compressa a stirata, la gomma deve necessariamente scorrere sulla superficie stradale. Questo scorrimento è un moto con attrito, tra l’altro con un coefficiente di attrito piuttosto elevato (gomma-asfalto) che quindi dissipa parecchia energia.

Risulta quindi evidente che su pavimentazioni compatte, maggiore è la deformabilità dello pneumatico, maggiore è la sua resistenza al rotolamento. Il modo migliore per ridurre le deformazioni dello pneumatico è quindi aumentare la pressione di gonfiaggio. Maggiore pressione significa minore deformabilità e minore impronta a terra, che significa che il braccio δ tra P e P’ risulta inferiore. Una minore impronta a terra significa inoltre una minore dissipazione di energia a causa dello scorrimento all’interfaccia.

Quindi, su asfalto, maggiore sarà la pressione di gonfiaggio, minore sarà la resistenza al rotolamento e più efficiente sarà la pedalata. Per questo motivo i copertoncini da bici da corsa utilizzano pressioni molto elevate.

STERRATO E FONDI IRREGOLARI
Su sterrato invece il discorso è molto diverso. Innanzitutto su sterrato la copertura deve si garantire la minore resistenza al rotolamento possibile, ma deve anche garantire allo stesso tempo il grip sufficiente a superare le salite e gli ostacoli senza perdere aderenza. Quando la gomma slitta infatti si ha una notevole dispersione di energia.

I fattori che influenzano la resistenza al rotolamento su sterrato sono diversi da quelli dell’asfalto. Più che la deformazione dello pneumatico, sono importanti:

– L’ingranamento dei tasselli con il terreno. I tasselli infatti quando giungono in prossimità del terreno si conficcano nel terreno stesso, contribuiscono al grip, e poi fuoriescono. Quando il tassello entra ed esce dal terreno, l’attrito tra terreno e superficie laterale del tassello crea una dispersione di energia.
– Lo scorrimento viscoso del terreno quando viene schiacciato dalla gomma. Specialmente su fondi cedevoli, il terreno si muove sotto la gomma dissipando energia per attrito tra le particelle che lo compongono
– Movimenti verticali della bici. Quando la nostra bicicletta incontra delle irregolarità, per superarle si muove verticalmente, prima verso l’alto poi verso il basso, superata l’asperità. Questi movimenti creano una forte dissipazione di energia in quanto l’energia che viene assorbita per muovere l’insieme bici-ciclista verso l’alto non viene restituita durante la successiva discesa. Questo effetto è particolarmente percepibile quando si superano grossi ostacoli, ma a livello più piccolo si presenta anche su piccole irregolarità, come possono essere piccole pietre.

Se per quanto riguarda i primi due punti non si può fare molto, in quanto dipendono dal disegno e dalla mescola della gomma o dal tipo di terreno, si può invece intervenire sull’ultimo aspetto.

Deformazione del battistrada in prossimità di un ostacolo. Si noti come il battistrada deformandosi agevoli il superamento dell’ostacolo addolcendo il movimento verticale della ruota e del veicolo.

Un pressione più bassa infatti permette allo pneumatico di deformarsi maggiormente, andando quindi ad assorbire tutte quelle piccole asperità che altrimenti causerebbero delle vibrazioni verticali dell’insieme bici-ciclista con conseguente dispersione di energia e maggiore rotondità della pedalata, che risulta più fluida specialmente alle basse velocità.

Non dimentichiamoci poi del grip. Una copertura più sgonfia aumenta la sua superficie di contatto con il terreno e quindi garantirà una maggiore aderenza. Maggiore aderenza significa che tutta la forza applicata da noi ai pedali viene convertita in movimento evitando lo slittamento.

Su sterrato quindi la giusta pressione è un compromesso. Non bisogna utilizzare pressioni troppo alte che non garantiscono una sufficiente capacità di assorbimento dei piccoli ostacoli da parte dello pneumatico, ma dall’altro canti non si deve neppure utilizzare una pressione troppo bassa che causi eccessive deformazioni dello pneumatico con conseguenti dispersioni per isteresi elastica della gomma.

IN DISCESA

Se in salita come abbiamo visto è molto importante avere una bassa resistenza al rotolamento, in discesa invece questo parametro diventa praticamente trascurabile. Una gomma in discesa deve garantire:

– Sufficiente grip in frenata
– Adeguato assorbimento degli ostacoli, con limitato rimbalzo. Una gomma che rimbalza tra gli ostacoli è difficilmente gestibile e rende imprecisa la guida.
– Adeguata protezione dal contatto del cerchio con il terreno, contatto che può causare la pizzicatura della camera d’aria o il danneggiamento del copertone o del cerchio.
– Limitata deformazione in curva: la gomma non deve spanciare, in modo da garantire che i tasselli laterali penetrino bene nel terreno quando si affrontano le curve alle alte velocità.
– Che il tallone della gomma rimanga in sede, prevenendo lo stallonamento della gomma.

DISCESA VELOCE
Spesso, quando si parla di pressioni da utilizzare in discesa, si sentono moltissimi rider che utilizzano pressioni bassissime. E’ infatti molto diffusa la credenza che in discesa minore sia la pressione, maggiore siano le prestazioni della gomma.

Questo in pratica non è assolutamente vero. Da un lato una gomma sgonfia assorbe meglio gli ostacoli, riducendo il rimbalzo, e migliora il grip in frenata grazie alla maggiore superficie di contatto, ma dall’altro non assicura un’adeguata protezione dal contatto del cerchio con il terreno (con rischio di pizzicare o tagliare la gomma) e non garantisce un sufficiente sostegno in curva, facendo spanciare la gomma. In pratica quindi una gomma troppo sgonfia non permette di avere delle buone prestazioni alle alte velocità, sia per il rischio di pizzicare o tagliare il copertone, sia perché entrando troppo forte in curva la gomma spancia e i tasselli laterali non mordono come dovrebbero il terreno e la gomma perde grip più facilmente.

La pressione ottimale per il 90% delle discese quindi non è una pressione troppo bassa, ma una pressione intermedia che garantisca il dovuto sostegno della gomma in curva ed un’adeguata protezione del cerchio dal contatto con il terreno, ma che non sia troppo elevata da rendere eccessivo il rimbalzo della gomma o limitare eccessivamente il grip in frenata.

DISCESA TRIALISTICA
Con discesa trialistica intendiamo un particolare tipo di discesa, estremamente tecnico, da affrontare con approccio trialistico. Si tratta di discese estremamente impegnative, ripide, in cui la velocità di percorrenza è molto bassa, paragonabile a quella di un escursionista a piedi.

In questo tipo di discese spesso si ricorre a manovre trialistiche quali il nose press o gli spostamenti laterali, proprio come nel trial. E’ estremamente importante il grip della gomma, in modo da avere la massima aderenza possibile in ogni condizione, anche su placche di roccia o tratti molto ripidi e sdrucciolevoli. E’ importante la capacità di assorbimento della gomma che deve assorbire quanto più possibile gli ostacoli. Non sono invece particolarmente importanti la protezione dal contatto del cerchio con il terreno e la deformazione dello pneumatico in curva, a causa delle basse velocità di percorrenza.

Risulta quindi evidente come in questa particolare situazione l’utilizzo di una pressione particolarmente bassa sia essenzialmente favorevole e questo spiega perché chi pratica trial o vertriding (discese su sentieri di montagna particolarmente tecnici) utilizzi spesso pressioni molto basse.
Attenzione però a non esagerare: una pressione eccessivamente bassa può causare lo stallonamento della gomma, con conseguente rischio di caduta.

Ecco cosa succede ad usare pressioni troppo basse!

DALLA TEORIA ALLA PRATICA: TEST DI LABORATORIO

Abbiamo fino a questo punto analizzato da un punto di vista teorico l’effetto della pressione sul comportamento degli pneumatici. Se per quanto riguarda la discesa è difficile ricreare in laboratorio delle condizioni realistiche e stabilire dei parametri di valutazione, diverso è il discorso per quanto riguarda la salita.

Schwalbe, in uno studio specifico sulla resistenza al rotolamento degli pneumatici, ha eseguito un interessante test, effettuando delle misurazioni della resistenza al rotolamento dello stesso pneumatico da MTB su terreni diversi a pressioni diverse. Ecco i risultati riassunti in un grafico:

I risultati si commentano praticamente da soli. Su asfalto (strada) si può vedere come mano a mano che si va verso pressioni più alte, la resistenza al rotolamento diminuisce, seppur in maniera non eccessiva. Su prato, ovvero su un fondo non compatto ma piuttosto liscio tipo terra battuta, la resistenza al rotolamento aumenta leggermente con l’aumentare della pressione. Su sterrato invece, intendendo con sterrato un fondo piuttosto irregolare, si vede come la resistenza al rotolamento aumenti fortemente con l’aumentare della pressione.

Questi test di laboratorio confermano quindi quanto detto prima: su asfalto la minor resistenza al rotolamento si ottiene con pressioni elevate, ma su sterrato il discorso si inverte e lo pneumatico diventa più scorrevole con pressioni più basse.

E voi come vi regolate? Siete così precisi da aggiustare la pressione per la salita e per la discesa o utilizzate le dita per capire se la gomma è gonfia?