Fisica, baricentro e guida della bicicletta

[Cristian...]

Ho un po' di dubbi riguardo alla guida della MTB, diciamo "pippe mentali" sulla tecnica.

Sapete dove posso trovare informazioni utili riguardo alle forze che agiscono mentre si guida una bicicletta?
Non mi interessa il solito schemino che parla del doppio triangolo, dell'effetto giroscopico e del perché la bicicletta non cade quando va dritta.
Vorrei togliermi qualche dubbio sugli "spostamenti" e sulla gestione del baricentro in base alla manovra che si deve eseguire.
Sapete consigliarmi qualche testo o link, oppure pensate di potermi aiutare direttamente?
Grazie :)

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[Andrea712]

Io ho trovato risposte soddisfacenti anche solo leggendo i tutorial di raida come mangi sul sito.
Spesso se non sempre viene spiegato il perché spostare il peso in un modo piuttosto che un un altro

 

[Comaz15]

Sulla bici non ci sono molti studi pechè l'80% della dinamica è influenzata dal rider e quindi difficilmente modellizzabile.
Se vuoi analizzare alcuni aspetti puoi fare una comparazione con gli studi sulle moto.
Qui http://www.dinamoto.it/ (DINAMOTO.IT) trovi molto materiale su cui spipparsi e capire le influenze delle varie forze sul mezzo.

 

[Cristian...]

Grazie Comaz per il link.
Per ora conferma solo ciò che pensavo: moto e pilota possono essere considerati un "corpo rigido" a causa della poca libertà di movimento sul mezzo e del maggior peso della moto rispetto a quello del pilota.

Non sono ancora riuscito a trovare una persona, un articolo o una pubblicazione che analizzino la tecnica di guida sulla base di leggi fisiche.
Sto cercando anche qualche ingegnere biker, ma non ne trovo [emoji29]..

 

[Cristian...]

Grazie Andrea, ma purtroppo Jack Bisi insegna come insegno io: a sensazione. Il problema è che, sulla base delle scarse nozioni di fisica che ho, risalenti al triennio del liceo, non concordo a pieno su alcune cose. Però mi piacerebbe trovare un ingegnere che sappia ragionare con schemi di forze, tenendo conto sia della meccanica del mezzo che della biomeccanica del biker.

 

[fitzcarraldo358]

Grazie Andrea, ma purtroppo Jack Bisi insegna come insegno io: a sensazione. Il problema è che, sulla base delle scarse nozioni di fisica che ho, risalenti al triennio del liceo, non concordo a pieno su alcune cose. Però mi piacerebbe trovare un ingegnere che sappia ragionare con schemi di forze, tenendo conto sia della meccanica del mezzo che della biomeccanica del biker.

Probabilmente non sono all'altezza di chiarire i tuoi dubbi perchè anche se di fisica ne ho masticato abbastanza a livello universitario non mi sono applicato mai all'analisi schematica della guida di una mtb (cosa nella quale non eccello tra l'altro), però sono molto incuriosito: perchè non li espliciti (i dubbi)?

 

[Cristian...]

Esempio:
come agiscono ForzaPeso, Velocità Angolare, Velocità Tangenziale, Attrito (grip), Forza Centrifuga in fase percorrenza di una curva ad ampio raggio su fondo relativamente compatto?

Che differenza c'è tra una curva pompata abbassando il baricentro in verticale sul pedale ed una pompata con gambe e braccia in asse?

Sono solo esempi, ma ne ho una marea..

 

[Sim880]

[...]
Sto cercando anche qualche ingegnere biker, ma non ne trovo [emoji29]..

Ing lo sono ancora per finta (sono in ballo con la tesi della magistrale ) ma forse posso risponderti.

Hai, però, qualche domanda un minimo più specifica per favore? Perchè, se dovessi rispondere a quella dell'ultimo post, partirebbe davero una sorta di mezzo trattato...

Rispetto alle trattazioni motociclistiche, quelle sulla mtb sono molto più scarse per due motivi: l'enorme influenza del biker sul sistema intero mtb+pilota e le basse velocità in gioco.

Sempre per il secondo motivo, in discesa si avranno effetti dinamici più apprezzabili che in salita, ovviamente, non entreranno in ballo. Di forza centrifuga, per esempio, manco a parlarne in questo caso.

Quando chiedi "come agiscono velocità angolare e velocità tangenziale" cosa intendi (effetto giroscopico a parte)?

Cioè, non ho proprio chiaro cosa tu voglia sapere ^_^

 

[Comaz15]

Grazie Andrea, ma purtroppo Jack Bisi insegna come insegno io: a sensazione. Il problema è che, sulla base delle scarse nozioni di fisica che ho, risalenti al triennio del liceo, non concordo a pieno su alcune cose. Però mi piacerebbe trovare un ingegnere che sappia ragionare con schemi di forze, tenendo conto sia della meccanica del mezzo che della biomeccanica del biker.

Mi pare invece che jack sia un ingegnere e se leggi bene i suoi tutorial ogni tanto vengono fuori dei riferimenti alla fisica.
Prova a buttare giù un o schema vettoriale dell'esempio che hai fatto (curva in percorrenza) vediamo cosa viene fuori.

 

[iaco70]

Esempio:
come agiscono ForzaPeso, Velocità Angolare, Velocità Tangenziale, Attrito (grip), Forza Centrifuga in fase percorrenza di una curva ad ampio raggio su fondo relativamente compatto?

Che differenza c'è tra una curva pompata abbassando il baricentro in verticale sul pedale ed una pompata con gambe e braccia in asse?

Sono solo esempi, ma ne ho una marea..

e tutto questo a che pro?
Dopo che hai le equazioni, sei in grado di capirle? Dubito se i tuoi rudimenti di fisica risalgono al liceo.
Ma anche così fosse, quando pedali ti metti forse a calcolare o misurare l'altezza del baricentro del sistema "te + bici", traiettori di percorrenza, velocità tangenziale e chi più ne ha, più ne metta?
Per carità, tutto si può modellizzare, con modelli più o meno complessi a seconda dei casi, ma serve?

 

[Luciano_Falciani]

RAIDA COME MANGI.
Gli esempi di guida che trovi nell'omonima rubrica sono oro colato e valgono più di mille trattati di fisica.
..te lo dice un ingegnere

 

[rgf]

Che differenza c'è tra una curva pompata abbassando il baricentro in verticale sul pedale ed una pompata con gambe e braccia in asse?

Se ho capito bene vuoi una spiegazione a livello qualitativo sul quando e perchè in bici si debba spostare il peso, no?

Secondo me è abbastanza intuitivo senza scomodare modelli complicati, chiaramente ragionando a spanne come si può fare in un forum, senza nessuna pretesa di completezza.

Supponiamo ragionevolmente che l'obiettivo principale in curva sia massimizzare l'attrito.

In prima approssimazione puoi considerare l'attrito come una forza proporzionale alle forze normali alla superficie della curva.
Nel sistema di riferimento del biker avrai fondamentalmente due forze, la forza peso e la forza centrifuga. La forza risultante sarà orientata con un angolo tanto più grande rispetto alla normale quanto è alta la velocità.

Se la curva presenta un appoggio (tipo parabolica), stando in asse con la bici, superata una certa velocità minima, ci sarà sempre un intervallo di velocità entro cui la risultante di forza peso e forza centrifuga sarà normale a un punto sulla parabola e l'attrito sarà di conseguenza massimo.

Se invece la curva è piana la risultante non sarà mai normale alla superficie ma ci sarà sempre una componente che tende a farti scivolare verso l'esterno. L'unica cosa che puoi fare è massimizzare la componente normale sul punto di contatto, rendendo massimo l'attrito. Questo lo fai spostando il peso sul pedale esterno in modo che il baricentro sia in asse con i tasselli laterali della ruota.

Correggetemi se ho detto cavolate.

 

[RG Components]

Ce l'ho io una domanda tosta...
In che modo la misura del "bottom bracket drop" influenza lo sterzo? (se lo influenza?) in particolare con riferimento all'effetto autoriallineante dato dalle geometrie dello sterzo (angolo, avancorsa, offset della forcella ecc.)
Per esempio, a parità di altezza da terra del movimento centrale ci sono differenze tra una 26 e una 29?

 

[Sim880]

Ce l'ho io una domanda tosta...
In che modo la misura del "bottom bracket drop" influenza lo sterzo? (se lo influenza?) in particolare con riferimento all'effetto autoriallineante dato dalle geometrie dello sterzo (angolo, avancorsa, offset della forcella ecc.)
Per esempio, a parità di altezza da terra del movimento centrale ci sono differenze tra una 26 e una 29?

BB drop intendi proprio l'altezza da terra o la distanza dalla linea che congiunge i mozzi del MC?

Posso aiutarti nel primo caso, forse.
In pratica, da quel che ho sempre saputo, un MC più basso abbasserà, ovviamente, il baricentro di tutto il sistema. Questo, ai fini della guidabilità, sarà sempre una cosa positiva (esattamente come in ambito automobilistico) per il semplice fatto che stabilizzerà il sistema rispetto a forze applicate dall'esterno (ed, in ambito mtb, qualche forza improvvisa, ad esempio, sulla ruota da direzioni strane è facile che arrivi ). Questo renderà la mtb ovviamente più guidabile e, alla fin fine, anche "più maneggevole" nel senso che, anche se dovremo esercitare forze maggiori per inclinarla, avremo una risposta "più pulita/filtrata" alle forze da noi applicate rispetto a quelle random in arrivo dall'ambiente esterno.

Ancora una volta, comunque, il buon Jack ci viene in aiuto ^_^ http://www.mtb-mag.com/rcm-bike-check-geometrie-telaio-pt-1/ .

Sul momento autoallineante dato agli pneumatici in fase di sterzata, che io sappia, l'altezza del movimento centrale non ha la benchè minima influenza. Entrano in gioco solo l'angolo di sterzo ed il rake della forcella che influenzeranno l'avancorsa facendola, auspicabilmente, restare sempre positiva e giocando sui suoi valori.
Detta a grandi linee:
Avancorsa minore => sterzata immediata, poco momento autoallineante
Avancorsa maggiore => l'esatto contrario.

Spero che nessun ing già fatto e finito se la prenda per la mia eccessiva semplificazione (e, ovviamente, spero di non aver scritto boiate, ma non mi pare ^_^).

 

[Comaz15]

Quando ero all'uni ho perso un po' di tempo ad analizzare il perchè sulle moto da strada è conveniente spostare il corpo all'interno della curva. Adesso non ricordo tutti i vari passaggi, ma ne è venuto fuori che lo spostamento del corpo portava a un innalzamento del baricentro totale (moto + biker). Con analisi successive è venuto fuori che il baricentro più alto permetteva di bilanciare le forze in gioco inclinando meno la moto, a tutto vantaggio di un utilizzo migliore del pneumatico, infatti nelle moto da pista non è necessariamente ricercato un baricentro basso.
Ora è difficile fare una traslazione nella MTB, dove spesso si inclina di più la bici del proprio corpo per cercare una maggiore aderenza, diciamo che più il terreno è compatto e più ci si avvicina al comportamento della moto, più è morbido e più si è portati ad inclinare la bici in modo da offrire più impronta radiale alla curva.

 

[RG Components]

BB drop intendi proprio l'altezza da terra o la distanza dalla linea che congiunge i mozzi del MC?

Posso aiutarti nel primo caso, forse.
In pratica, da quel che ho sempre saputo, un MC più basso abbasserà, ovviamente, il baricentro di tutto il sistema. Questo, ai fini della guidabilità, sarà sempre una cosa positiva (esattamente come in ambito automobilistico) per il semplice fatto che stabilizzerà il sistema rispetto a forze applicate dall'esterno (ed, in ambito mtb, qualche forza improvvisa, ad esempio, sulla ruota da direzioni strane è facile che arrivi ). Questo renderà la mtb ovviamente più guidabile e, alla fin fine, anche "più maneggevole" nel senso che, anche se dovremo esercitare forze maggiori per inclinarla, avremo una risposta "più pulita/filtrata" alle forze da noi applicate rispetto a quelle random in arrivo dall'ambiente esterno.

Ancora una volta, comunque, il buon Jack ci viene in aiuto ^_^ [url]http://www.mtb-mag.com/rcm-bike-check-geometrie-telaio-pt-1/[/URL] .

Sul momento autoallineante dato agli pneumatici in fase di sterzata, che io sappia, l'altezza del movimento centrale non ha la benchè minima influenza. Entrano in gioco solo l'angolo di sterzo ed il rake della forcella che influenzeranno l'avancorsa facendola, auspicabilmente, restare sempre positiva e giocando sui suoi valori.
Detta a grandi linee:
Avancorsa minore => sterzata immediata, poco momento autoallineante
Avancorsa maggiore => l'esatto contrario.

Spero che nessun ing già fatto e finito se la prenda per la mia eccessiva semplificazione (e, ovviamente, spero di non aver scritto boiate, ma non mi pare ^_^).

In realtà intendevo proprio l'altezza del bb rispetto ai mozzi. In che modo avere il b.b. più in alto o più in basso rispetto ai mozzi influenza la dinamica delle forze che agiscono sull'avantreno?

 

[Sim880]

In realtà intendevo proprio l'altezza del bb rispetto ai mozzi. In che modo avere il b.b. più in alto o più in basso rispetto ai mozzi influenza la dinamica delle forze che agiscono sull'avantreno?

Credo che Dany possa risponderti meglio di me

http://www.mtb-mag.com/altezza-del-movimento-centrale-e-veramente-cosi-importante/

Il BB drop da quel che capisco è un indicatore che riporta all'altezza del mov centrale d aterra, e si torna al discorso di prima (anche se trattato infinitamente meglio).
Ma questa è solo la mia interpretazione .

 

[XBIKESchool]

e tutto questo a che pro?
Dopo che hai le equazioni, sei in grado di capirle? Dubito se i tuoi rudimenti di fisica risalgono al liceo.
Ma anche così fosse, quando pedali ti metti forse a calcolare o misurare l'altezza del baricentro del sistema "te + bici", traiettori di percorrenza, velocità tangenziale e chi più ne ha, più ne metta?
Per carità, tutto si può modellizzare, con modelli più o meno complessi a seconda dei casi, ma serve?

dipende. Sicuramente entrando troppo nel complesso diventa solo un esercizio di ingegneria, ma ad es nei nostri corsi (fr xtremo) per capire e spiegare dobbiamo calcolare molte cose. Ad es se sono fermo in surplace da che parte va girato il manubrio? o in volo quanto influisce la distribuzione dei pesi sul mezzo? o ancora come calcolare la curva di una rampa? ecc ecc.
Tutto ha una spiegazione abbastanza "scientifica" con risposte calcolabili e ripetibili. Questo però rimanendo in un ambito di influenza della posizione del corpo o della scelta dei componenti (ad es lunghezza pedivelle o manubri), ma se si entra nelle formule matematiche allora effettivamente credo che la cosa perda di interesse pratico

 

[Comaz15]

In realtà intendevo proprio l'altezza del bb rispetto ai mozzi. In che modo avere il b.b. più in alto o più in basso rispetto ai mozzi influenza la dinamica delle forze che agiscono sull'avantreno?

è spiegato abbastanza bene sull'articolo quotato: Più basso è il baricentro e minore è il braccio di leva del momento che fa "capottare" in avanti la bici + biker (assumendo il peso sui pedali). Per contro si ha minore aderenza sull'anteriore in frenata e diventa più difficile alzare l'anteriore per "ollare".
Il tutto ovviamente tenendo fermi parametri come il trasferimento di carico dovuto alla compressione delle sospensioni e i movimenti del biker.