[Mythbuster] É vero che un rider pesante va più forte in discesa?

di Daniel Naftali

“Un biker o una bici più pesante vanno più forte in discesa”. Quante volte l’avrete letto sul forum o sentito dire da qualche amico? Effettivamente se lanciamo un macigno giù da un dirupo questo scende più velocemente di un sassolino… Quindi anche per un biker dovrebbe valere lo stesso principio. Sarà vero o è solo una leggenda metropolitana?

Per rispondere a questa domanda potremmo fare un’analisi fisica rigorosa di ogni forza, resistenza e spinta che interessa un biker che affronta una discesa. Peccato che l’unico risultato che otterremmo sarebbe quello di farvi addormentare dopo poche righe!

Per questo motivo cercheremo di rispondere alla domanda iniziale facendo riferimento all’esperienza comune, citando solo alcuni principi di fisica da scuola elementare. Niente spiegoni insomma!

La caduta di un corpo

L’abbiamo studiato a scuola, la velocità di caduta di un corpo, in assenza di aria è indipendente dalla sua massa. Ve lo ricordate l’esperimento di Galileo sulla caduta dei gravi? Quello della piuma e della sfera di metallo lasciati cadere insieme? In presenza dell’aria la piuma cade più lentamente, ma in assenza di aria la piuma e la sfera metallica arrivano in fondo nello stesso tempo ed alla stessa velocità perché l’accelerazione è costante e dipende dall’accelerazione gravitazionale g.

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Tutto vero, ma questo discorso può però avere senso per un paracadutista che si lancia nel vuoto. Il paracadutista più pesante arriva prima. Noi bikers però non ci buttiamo nel vuoto, abbiamo velocità di percorrenza piuttosto basse e ci muoviamo grazie al rotolamento delle ruote su di una superficie inclinata.  Cosa centra tutto questo con il mondo delle ruote grasse?

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Applichiamo lo stesso discorso ad un piano inclinato. Vi ricordate il piano inclinato, quell’odioso congegno che regolarmente compariva durante le ore di fisica?

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Applicando lo stesso principio di Galileo sulla caduta dei gravi, semplicemente scomponendo le forze e determinando le risultanti sul piano inclinato, otteniamo che, in assenza di attriti, la velocità finale ed il tempo di percorrenza del corpo è indipendente dal suo peso.

Questo significa che una sfera più o meno pesante impiega lo stesso tempo ad arrivare in fondo. Se al posto della sferetta e del piano inclinato mettiamo due bikers di peso diverso, il discorso non cambia.

…e l’attrito?

In un mondo ideale privo di attrito quindi biker pesante e bike leggero arrivano in fondo alla discesa nello stesso tempo. Peccato che esistano gli attriti ed il loro effetto, per quanto riguarda il nostro sport, non è assolutamente trascurabile.

Vediamo però di analizzare brevemente quali attriti ci sono e di valutarne l’effetto. Vedremo che in molti casi questi si rivelano essere trascurabili.

ATTRITO AERODINAMICO

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L’attrito aerodinamico è il nemico numero uno dei nostri compagni stradisti ed anche di noi bikers. Vi sarete sicuramente accorti di cosa significa pedalare controvento: tanta fatica per fare pochissima strada.

L’attrito aerodinamico dipende da diversi fattori:

• in primis dalle caratteristiche del corpo, ovvero dalla superficie frontale, dalla forma del corpo (coefficiente di forma), dal materiale che costituisce la superficie e dalle caratteristiche fisiche dell’aria.
• Dalla velocità di percorrenza: la più influente, in quanto si tratta di una dipendenza cubica. In parole povere la resistenza aerodinamica cresce con il quadrato della velocità. Questo significa che a velocità basse questa resistenza è minima, per diventare mano a mano più elevata con il crescere della velocità.

Visto che su un singletrack le velocità di percorrenza sono piuttosto basse, l’effetto dell’attrito aerodinamico è piuttosto limitato, soprattutto se paragonato con gli altri attriti. Possiamo quindi considerarlo trascurabile, in prima approssimazione.

Naturalmente quest’approssimazione non vale su asfalto o su discese particolarmente veloci come carrarecce o sentieri lisci rettilinei, condizioni in cui l’effetto del vento assume una certa importanza ed allo stesso tempo gli altri attriti si riducono fortemente.

ATTRITO AI PERNI

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Qualsiasi bicicletta, come ogni altro veicolo, ha organi in movimento, per lo meno le ruote. Sappiamo benissimo che le ruote scorrono su cuscinetti che, per quanto studiati per garantire la massima scorrevolezza, determinano comunque un certo attrito.

A meno di gravi malfunzionamenti dei mozzi quest’attrito è però veramente piccolo e quindi completamente trascurabile.

ATTRITO DELLE GOMME

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Ne abbiamo parlato più volte nei precedenti Tech Corner, l’attrito delle gomme su di una MTB è molto importante, anche in discesa. Copertoni grossi, tassellati generano attriti notevoli su ogni superficie. D’altronde dove c’è attrito c’è grip, senza grip cadremmo alla prima curva!

La resistenza delle gomme al rotolamento, oltre che dalle caratteristiche di pneumatico e terreno e dalla pressione di gonfiaggio, dipende anche dal peso dell’insieme biker e bici.

Maggiore è il peso, maggiore è la resistenza al rotolamento, soprattutto su terreni cedevoli o morbidi in cui un biker più pesante tende ad affondare maggiormente. Il peso in questo caso è svantaggioso.

OSTACOLI SUL PERCORSO

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Un sentiero difficilmente è liscio, specialmente se si parla di percorsi dedicati alla DH. Sassi, rocce, radici sono quasi sempre presenti.

Sappiamo tutti che quando incontriamo una serie di ostacoli ravvicinati (il classico “rock garden” della foto qui sopra per intenderci) la nostra bici rallenta a causa dell’impatto delle ruote sugli spigoli di pietre e radici.

Lo sanno tutti i riders forti che nelle pietraie o sui tratti con molte radici si rallenta, per quanto uno possa rimanere morbido di braccia e di gambe. Per questo motivo molto spesso si preferisce evitare gli ostacoli saltandoli o cercando la linea più pulita. La velocità aiuta, ma non è da sola sufficiente a farci superare nel migliore dei modi questo tipo di ostacoli.

Prima che noi entriamo nel tratto irregolare ci muoviamo di moto uniforme ed abbiamo una certa velocità ed una certa inerzia. L’inerzia per chi non lo sapesse dipende direttamente dalla massa (ovvero dal peso del sistema bici più rider) e dalla velocità. Gli ostacoli, per la loro disposizione irregolare, tendono perturbare il nostro moto, facendo muovere la bici lateralmente ed in alto ed in basso, disperdendo energia. Maggiore è la nostra inerzia, minore sarà l’effetto di perturbazione degli ostacoli e quindi tendermo a mantenere maggiormente una traiettorie rettilinea o come si dice in gergo a “galleggiare” sugli ostacoli. Come aumentare l’inerzia? Ci sono due possibilità: aumentare la massa o la velocità.

C’è poi un secondo fattore, spesso trascurato, ma estremamente importante: le masse rotanti, ovvero le ruote. Una massa in rotazione ad alta velocità ha un’elevatissima inerzia (effetto giroscopico), di molto superiore a quella di un corpo di pari peso che si muove di moto rettilineo. Fate una semplice prova: prendete una ruota in mano e fatela muovere nelle tre dimensione dello spazio, senza farla girare. Ripetete l’esperimento con la ruota in rapido movimento, tenendola dal mozzo per non frenarla. Noterete che la ruota tenderà a mantenere la sua posizione e per spostarla o farla ruotare dovrete applicare moltissima forza.

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Lo stesso comportamento si ottiene sul sentiero: più la ruota è pesante, maggiore sarà la sua inerzia e l’effetto giroscopico. Gli ostacoli tenderanno a perturbare meno il suo. Il risultato è che il rider perderà meno velocità l’avanzamento risulteà più fuido.

In quest’ottica il maggiore peso del rider o della bici ed a maggior ragione quello delle ruote, diventano vantaggiosi ai fini della velocità di percorrenza di un determinato percorso. Ok, maggiore peso significa più attrito per le gomme, ma il vantaggio in termini di facilità nel superamento degli ostacoli è talmente importante da mettere in secondo piano i problemi legati al maggior attrito delle gomme.

In curva

Bene, sul dritto a quanto pare il peso risulta nel complesso vantaggioso, ma dove lo troviamo un sentiero rettilineo? Personalmente non ho quasi mai visti, sia che si parli di sentieri naturali o piste da DH. Generalmente i sentieri sono stretti e tortuosi, ricchi di curve, spesso strette ed in rapida sequenza.

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Qual è però l’effetto del peso in curva? Una bici ed un biker più pesanti sono avvantaggiati o svantaggiati in questa situazione?

C’è poco da dire, lo sappiamo dalla nostra esperienza sulle ruote grasse che più la bici o il rider pesano, meno saranno agili e scattanti in curva. E’ una semplice questione fisica: in curva dobbiamo far cambiare la direzione di moto della bici, se abbiamo più inerzia dobbiamo esercitare più forza per ottenere lo stesso risultato. Se il maggior peso è un vantaggio sullo sconnesso, diventa un problema in curva.

Una bici leggera risulta per forza di cose più agile, più scattante. Richiede meno sforzo fisico per guidare e quindi stanca meno. E’ in parole povere nettamente vantaggiosa.

Quindi chi la vince?

Abbiamo visto che sul dritto il maggior peso è un vantaggio, mentre in curva è uno svantaggio. Alla fine quindi chi la spunta? Più peso significa veramente minor velocità di percorrenza di un determinato sentiero?

La risposta non è così semplice… Innanzitutto bisogna valutare il percorso: su di un rettilineo è sotto gli occhi di tutti che un mezzo più pesante aiuta, ma se il sentiero è tortuoso il discorso si ribalta.

Generalmente però per scendere forte bisogna andare forte in curva. Sul dritto bene o male sono tutti capaci, basta mollare i freni, puntare la traiettoria giusta e via, pietre non pietre, bici pesante o leggera. E’ in curva che si fa la differenza. Una curva presa veloce, che ti fa uscire forte, vale più di quel mezzo km/h che puoi perdere nella pietraia per qualche kg in meno.

Senza parlare poi dell’enorme vantaggio che un mezzo ed un biker leggero hanno in pedalata. E non ditemi che non è vero: anche in DH si pedala, anzi spesso le gare vengono vinte da chi riesce a pedalare più forte e tutti gli atleti curano in maniera meticolosa la propria forma fisica.

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Per questo motivo nella DH ad alti livelli il peso delle bici è estremamente importante ed ogni anno si studiano nuove soluzioni per bici sempre più leggere e quindi nel complesso più performanti. Telai in fibra di carbonio, sospensioni ad aria, ruote leggere: sono tutte soluzioni che permettono di andare più forte, sacrificando qualcosa sul dritto (compensando magari con geometrie e tarature delle sospensioni diverse), ma guadagnando tantissimo in curva e sui rilanci.

Per cui la prossima volta che qualcuno vi dice che un rider più pesante va più veloce in discesa, rispondetegli di trovarsi una scusa migliore per non mettersi a dieta!