Tra geometrie e tecnica di guida: il centro di gravità

Cos’è il centro di gravità (o centro di massa)

In sella alla vostra mtb, lungo una ripida salita o percorrendo una discesa divertente e sconnessa, avete mai notato quanto sia indispensabile spostare il vostro corpo rispetto alla bicicletta in base alla situazione che avete sotto le vostre ruote? Ma perchè questo è davvero indispensabile e come è legato agli aspetti geometrici della mtb?

Il sistema bicicletta + biker ha un punto caratteristico molto importante per tutti gli aspetti statici e dinamici: il centro di gravità, o meglio detto centro di massa (oppure anche baricentro). Cos’è? Detto a parole è il punto medio della distribuzione della massa del sistema bicicletta + biker.  In pratica il centro di gravità viene a trovarsi in un punto vicino a quello indicato nella figura sotto:

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Questo punto è importante perchè la dinamica di noi in sella può essere studiata analizzando il movimento del centro di gravità, applicando ad esso tutte le forze che derivano dall’esterno. Sottolineo che in questo articolo parlerò sempre di bicicletta e biker considerandoli come un un unico oggetto, visto che questa è la realtà dei fatti. C’è di più: il peso di una mtb è molto più basso di quello del rider, per cui il centro di massa è strettamente legato alla posizione in sella del rider. Non ha nessun significato pratico o geometrico parlare del centro di gravità della bicicletta soltanto. Più avanti nell’articolo approfondirò questo punto.

Avendo capito cosa è il centro di gravità, immaginate facilmente che esso può essere spostato in tutte le 3 direzioni spaziali semplicemente muovendo il proprio corpo rispetto alla bicicletta: il discorso vale se si è seduti in sella, ma ancor più in piedi sui pedali, visto che in questo caso la mobilità del rider è ben maggiore.

Centro di gravità e guida

La posizione longitudinale del centro di gravità (avanti – indietro per intenderci) determina la suddivisione del peso caricato tra le 2 ruote. Il corpo del rider in avanti, sposta in avanti il centro di gravità e aumenta la percentuale del peso caricata sulla ruota anteriore; viceversa se il rider arretra il suo corpo rispetto alla bicicletta. Un maggior peso caricato sulla ruota comporta maggior tenuta e grip di quella ruota. Idealmente, con il centro di gravità in posizione centrale, si hanno una tenuta e grip uguali su entrambe le ruote. Visto che la mtb non è per nulla uno sport ideale, la posizione del centro di gravità va adattata alle reali condizioni del terreno. Ad esempio in curva è sempre bene che il centro di gravità sia in posizione centrale o avanzata: in questo modo si ha garanzia di un buon grip dell’anteriore; nel caso in cui il rider fosse troppo sbilanciato in avanti si può avere la perdita di aderenza della ruota posteriore, ma questa situazione è sicuramente più gestibile di uno scivolone della ruota anteriore. Senza arrivare al limite della perdita di aderenza delle ruote, si ha che un centro di gravità in avanti produce sovrasterzo, mentre un centro di gravità arretrato produce sottosterzo.

Nell’articolo sulle sospensioni monocross ho parlato del fenomeno dello squat, ovvero della compressione della sospensione posteriore indotto dal trasferimento di carico durante le accelerazioni brusche. Un fenomeno analogo si ha in frenata quando il trasferimento di carico avviene dalla ruota posteriore verso quella anteriore. In entrambi i casi il trasferimento di carico è determinato principalmente dall’interasse della bicicletta (per ripassare cosa è l’interasse o passo, leggete questo) e dall’altezza del centro di gravità. Un interasse lungo limita i trasferimenti di carico, al contrario di un interasse corto che rende la bicicletta più soggetta agli ondeggiamenti dovuti a frenate o accelerazioni.  Tanto più basso è il centro di gravità, tanto più la bici sarà stabile sotto i trasferimenti di carico, al contrario di quanto accade con un centro di gravità alto. Per esemplificare: una bici con interasse corto e centro di gravità basso può comportarsi come una bici con interasse più lungo e centro di gravità alto, dal punto di vista dei trasferimenti di carico. Una mtb fullsuspended poco soggetta ai trasferimenti di carico è stabile e mantiene le sospensioni intorno al loro range ottimale di funzionamento determinato dal sag; inoltre garantisce sempre un buon grip su entrambe le gomme, visto che le variazioni del peso applicato tra una e l’altra sono basse.

Indipendentemente da come è stata progettata la mtb che stiamo utilizzando, possiamo modificare la posizione del nostro corpo per spostare il centro di gravità e cambiare il comportamento della bicicletta per quanto riguarda tenuta, stabilità, maneggevolezza. Per esemplificare:

• su curve ampie e molto veloci, il centro di massa deve essere centrale (o un poco avanzato, come spiegavo in precedenza) , oltre che basso per avere la massima tenuta  su entrambe le ruote e stabilità.

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• su curve strette può essere utile tenere il centro di gravità più alto in modo da sfruttare il trasferimento di carico dovuto alla frenata di ingresso curva, per avere maggiore maneggevolezza

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• nelle frenate importanti un centro di gravità arretrato e basso massimizza l’effetto frenante

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• in terreni viscidi o scivolosi il centro di gravità alto può risultare favorevole per avere un maggior carico (e quindi maggior) grip sulla ruota anteriore durante le frenate, o sulla ruota posteriore durante le accelerazioni.

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Centro di gravità e mtb

Come descritto nell’introduzione, il centro di gravità è determinato essenzialmente dal baricentro del rider nella sua posizione in bicicletta. Il centro di gravità di quest’ultima è molto meno rilevante. La bicicletta determina il posizionamento del centro di gravità di biker+mtb con le sue geometrie, e non con la sua distribuzione delle masse. L’altezza del movimento centrale è il fattore principale. Se un progettista vuole abbassare il centro di gravità di biker+mtb, non deve fare altro che abbassare i punti di appoggio del rider sulla bicicletta: quindi abbassando il movimento centrale, ottiene l’effetto voluto.

Senza riprogettare la mtb che avete in garage, potete adottare alcune semplici soluzioni per abbassare il baricentro totale:

• Pedali più sottili, in modo che il rider sia effettivamente più in basso
• Manubrio con un rise inferiore
• Attacco manubrio con un angolo inferiore o un minor numero di spessori tra attacco e serie sterzo

Ovviamente un buon biker che sappia muovere il suo corpo sulla bicicletta a regola d’arte è in grado di compensare perfettamente tutti gli effetti negativi di un centro di gravità alto o dei grandi trasferimenti di carico: questo perchè, come dicevo all’inizio, la posizione del centro di gravità è sotto totale controllo del rider.