1) Una gomma scorre bene se è facilmente deformabile, ovvero se disperde poca energia durante la sua deformazione ed ha una mescola con un coefficiente di attrito gomma/asfalto basso (mescola dura, generalmente) tale da ridurre al minimo le dissipazioni per i micro sfregamenti.
Oltre alla struttura della gomma entra in gioco anche la composizione molecolare della mescola. Non tutte le mescole sono uguali, alcune dissipano meno energia deformandosi e sono quindi più efficienti. Non a caso i produttori di pneumatici investono molti soldi nello sviluppo di nuove tipologie di gomma.
2) Si, è corretto poichè il termine fibre in questo caso non identifica un filamento o una particella del materiale, ma semplicemente l'infinitesimo dL (elementino ideale di lunghezza infinitesima e con le altre dimensioni pari a zero). E' un termine ingegneristico, che però rende abbastanza bene l'idea di cosa si parla.
Dipende. Su asfalto e fondi regolari in genere (terra battuta, ad esempio), una pressione di gonfiaggio elevata è favorevole. Si riduce l'impronta a terra e quindi il il "delta" tra P e -P, riducendo la resistenza.
Da un punto di vista fisico le deformazioni della gomma sono inferiori e quindi anche le dissipazioni.
Su sterrato entrano in gioco altri fattori che fanno propendere per una pressione più bassa, di compromesso.
Nella trama della carcassa i fili sono gli uni accanto agli altri, come in un tessuto.
Il TPI indica il numero di fili per pollice. Viene da se che se una carcassa ha un TPI alto, avrà dei fili più sottili e di conseguenza la carcassa risulterà più sottile.
Un po' come i pantaloni in cordura da motocross ed i pantaloni in nylon leggero per pedalare... Il materiale è lo stesso, ma usando fili di dimensioni diverse il pantalone diventa più o meno spesso e più o meno deformabile.
Esattamente, su superfici liscie è così.
Il braccio delta però dipende anche dalle caratteristiche chimiche della mescola e dalla struttura della gomma, però a parità di struttura e mescola è proprio così.
Attenzione però che spesso una gomma più spessa e robusta (quindi in teoria meno deformabile e più rigida) in realtà scorre meno perchè sono maggiori le dissipazioni durante la deformazione elastica.
Prendi ad esempio un High Roller, in versione LUST (120tpi) e 2 ply (due carcasse da 60tpi ed uno spesso strato di butile. Stessa pressione di gonfiaggio, la versione 2 ply (che in realtà è più rigida e sostenuta) quando si deforma dissipa molta più energia per via della struttura più spessa e meno flessibile, quindi scorre meno.
Se ci procuri un banco di prova, ben volentieri
Come detto su asfalto e fondi compatti vale la relazione minore impronta a terra, minore resistenza al rotolamento.
Il discorso si inverte però su sterrato, visto che entrano in gioco fattori (presenza di ostacoli ed irregolarità, galleggiamento) che su asfalto non ci sono. Il risultato è che su sterrato la pressione ottimale che garantisce il miglior scorrimento è sicuramente più bassa che su asfalto.
1. Perchè loro girano su asfalto, dove come detto una superficie di contatto più piccola riduce il delta e di conseguenza la resistenza al rotolamento.
2. Se sei su asfalto, per quanto detto sopra. Su sterrato otterresti un risultato diverso.
3. Perchè aumentando l'impronta a terra aumenta la superficie di contatto ed il grip, nonchè l'ingranamento tra neve schiacciata e scanalature sulla gomma. Ci sono poi fattori che riguardano la guidabilità, visto che una gomma sgonfia ha le spalle più flessibili e quindi tende ad essere più graduale nel perdere grip.
4. La pressione ottimale di gonfiaggio è un compromesso tra bassa resistenza al rotolamento e sicurezza. Gomme troppo gonfie, con superficie di contatto piccola, riducono l'aderenza con conseguente aumento della distanza di frenata e perdita di tenuta di strada.
Su supefici regolari è proprio così. Non a caso le ruote dei treni hanno pochissimo attrito perchè l'acciaio è molto poco deformabile e l'impronta a terra molto piccola.
Il principio del perchè una pressione più bassa su sterrato è favorevole è proprio questo: tutto questo rimbalzare dissipa energia, aumentando la fatica necessaria ad avanzare.
Dipende dal tipo di salita... Se sali su un fondo compatto (asfalto o terra battuta, come spesso nelle gare XC) la gomma stretta e gonfissima scorre meglio, ma se sali su un fondo irregolare (sassoso o peggio ghiaioso), con una gomma più grossa ed una pressione più bassa sali meglio.
Provare per credere... Prova a pedalare sullo sfasciume di alta montagna con una gommina 1.9 gonfiata alla morte e poi con una gomma leggera high volume (Nobby Nic, Fat Albert, Ardent, ecc) non troppo gonfia: con la seconda farai molto meno fatica. Su asfalto ovviamente il contrario...
Certamente, perchè essendo minore la velocità angolare (la ruota gira più lentamente) è minore il numero di rotazioni a parità di distanza percorsa e quindi il numero di cicli di isteresi elastica.
Infatti non ho mai detto che una ruota più grossa scorra meno bene di una più piccola, ho solo detto che l'area della superficie di contatto è indipendente dal diametro della ruota e dalla larghezza della gomma, ma dipende dall'equilibrio tra la spinta che l'aria esercita all'interno e la reazione del terreno (-F, pari all'opposto del peso). E' un banale equilibrio... Quando la pressione per l'area determina F, si ha equilibrio.
Diciamo la stessa cosa:
La spiegazione risiede nel comportamento durante la deformazione elastica. Tutti gli pneumatici si appiattiscono sotto carichi elevati. Questo crea una superficie di contatto piatta.
A parità di pressione, lo pneumatico largo e quello stretto hanno la stessa superficie di appoggio. Mentre la gomma larga si appiattisce prima, la gomma stretta ha una superficie di appoggio più piccola ma più lunga.
L'area complessiva della superficie di contatto è sempre la stessa, quello che cambia è la forma. D'altronde è fisica, non ci si inventa nulla.
La differenza di resistenza al rotolamento dipende in questo caso dalla forma della superficie di contatto. Secondo Schwalbe una superficie più larga e corta (gomma più larga) determina minori deformazioni elastiche e quindi una minore dispersione di energia. E' una tecnica utilizzata anche per le automobili.
