Curve ed equilibrio delle forze
Forze che agiscono in curva: P forza peso, Fcf forza centrifuga, Fa forza di attrito, R reazione vincolare di appoggio, ∝ angolo di rollio o piega
Percorrere in sicurezza una curva con velocità sostenuta non è poi così scontato. Dobbiamo fare i conti con una forza che normalmente non è presente e che compare proprio e soltanto in curva... la forza centrifuga.
In curva quindi non solo dobbiamo stare attenti a ciò che vediamo, come le asperità del terreno, ma anche a ciò che possiamo soltanto percepire, come l'azione di questa forza.
Se state in piedi, a gambe unite, e qualcuno vi spinge lateralmente abbastanza forte, cadrete sicuramente. L'unica possibilità di rimanere in piedi è quella di mettervi in posizione "Torre di Pisa" nella direzione della spinta: il vostro peso, verso il basso, bilancerà la spinta laterale e resterete in equilibrio, che è proprio quello che succede in curva, quando il sistema bici-rider assume un certo angolo di rollio (piega).
La posizione che deve assumere il corpo in curva è di seguito descritta:
In curva quindi non solo dobbiamo stare attenti a ciò che vediamo, come le asperità del terreno, ma anche a ciò che possiamo soltanto percepire, come l'azione di questa forza.
Se state in piedi, a gambe unite, e qualcuno vi spinge lateralmente abbastanza forte, cadrete sicuramente. L'unica possibilità di rimanere in piedi è quella di mettervi in posizione "Torre di Pisa" nella direzione della spinta: il vostro peso, verso il basso, bilancerà la spinta laterale e resterete in equilibrio, che è proprio quello che succede in curva, quando il sistema bici-rider assume un certo angolo di rollio (piega).
La posizione che deve assumere il corpo in curva è di seguito descritta:
- bici in piega e con un certo angolo di sterzata
- testa e sguardo rivolto verso l'uscita della curva
- la rotazione della testa deve essere accompagnata dalla rotazione delle spalle, cosa che determina il braccio interno alla curva più disteso di quello esterno
- la rotazione delle spalle deve essere accompagnata dalla rotazione del busto e del bacino, cosa che determina il ginocchio esterno rivolto verso il telaio della bici
- peso scaricato sul piede esterno alla curva e sul braccio interno
- mantenere la centralità del peso e il busto piegato sul manubrio
- braccio interno più disteso, braccio esterno piegato con gomito alto
Tralasciando per adesso tutti i motivi per assumere tale postura, è interessante fotografare il rider in curva ed evidenziare quali forze agiscono su di esso e il relativo effetto.
Sono quattro: la forza peso e la forza centrifuga, che si considerano applicate nel baricentro del sistema; la forza vincolare di appoggio e la forza di attrito, applicate sulle ruote.
Applicando le condizioni di equilibrio si possono ricavare alcuni utili risultati.
Cominciamo dicendo che, siccome le forze con la stessa direzione e con verso opposto devono avere la stessa intensità, la forza di attrito deve essere uguale alla forza centrifuga. Nel caso invece la forza centrifuga fosse maggiore, la condizione di equilibrio non sarebbe rispettata, le ruote non terrebbero e scivoleremmo lateralmente a terra: la forza centrifuga ha prevalso sulla forza di attrito. Dalla condizione di equilibrio e facendo alcuni calcoli si ricava il primo risultato interessante: l'attrito a terra richiesto per tenere in curva è esclusivamente definito dalla velocità di percorrenza e dal raggio della curva. Non ha alcuna influenza il peso del rider o la sua postura.
Considerando l'azione dei momenti, calcolati rispetto al punto di contatto a terra delle ruote, quello della forza centrifuga induce la rotazione verso l'esterno della curva, mentre quello del peso tende a ruotare il sistema verso l'interno. Il loro equilibrio stabilisce il secondo risultato importante: anche l'inclinazione del sistema bici-rider rispetto a terra (angolo di rollio, o piega) dipende esclusivamente dalla velocità di percorrenza e dal raggio della curva.
Si capisce pertanto quanto sia importante percorrere la giusta traiettoria e avere una adeguata velocità; esse definiscono matematicamente l'attrito richiesto dal terreno e quanto dobbiamo piegare il sistema verso l'interno curva.
Per qualsiasi informazione, per suggerire un argomento o per dire semplicemente la vostra, trovate i contatti a cui poter scrivere.
Sono quattro: la forza peso e la forza centrifuga, che si considerano applicate nel baricentro del sistema; la forza vincolare di appoggio e la forza di attrito, applicate sulle ruote.
Applicando le condizioni di equilibrio si possono ricavare alcuni utili risultati.
Cominciamo dicendo che, siccome le forze con la stessa direzione e con verso opposto devono avere la stessa intensità, la forza di attrito deve essere uguale alla forza centrifuga. Nel caso invece la forza centrifuga fosse maggiore, la condizione di equilibrio non sarebbe rispettata, le ruote non terrebbero e scivoleremmo lateralmente a terra: la forza centrifuga ha prevalso sulla forza di attrito. Dalla condizione di equilibrio e facendo alcuni calcoli si ricava il primo risultato interessante: l'attrito a terra richiesto per tenere in curva è esclusivamente definito dalla velocità di percorrenza e dal raggio della curva. Non ha alcuna influenza il peso del rider o la sua postura.
Considerando l'azione dei momenti, calcolati rispetto al punto di contatto a terra delle ruote, quello della forza centrifuga induce la rotazione verso l'esterno della curva, mentre quello del peso tende a ruotare il sistema verso l'interno. Il loro equilibrio stabilisce il secondo risultato importante: anche l'inclinazione del sistema bici-rider rispetto a terra (angolo di rollio, o piega) dipende esclusivamente dalla velocità di percorrenza e dal raggio della curva.
Si capisce pertanto quanto sia importante percorrere la giusta traiettoria e avere una adeguata velocità; esse definiscono matematicamente l'attrito richiesto dal terreno e quanto dobbiamo piegare il sistema verso l'interno curva.
- Qual è la differenza essenziale tra una curva con sponda e una senza ?
- Veramente le bici curvano grazie all'effetto giroscopico ?
- Per curvare è necessario sterzare ?
- ...
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