Fatica

Risparmiare fatica in bici

 

I modi per risparmiare fatica in bici sono diversi, vediamone qualcuno.

Cominciamo dicendo che la ruota in alcuni casi è un po’ inefficiente a prescindere da attriti o altro, l’energia di traslazione infatti potrà sembrare assurdo ma è solo un effetto secondario, se fate girare una ruota in aria spendete energia (non gira da sola) che finisce completamente in rotazione come in una trottola, l’energia di traslazione (se metteste la ruota a terra) sarà semplicemente parte di quell’energia che viene spesa in traslazione.

Se la stessa ruota girava ad una certa velocità angolare ora a terra girerà con una velocità angolare minore ma traslerà anche (l’energia non si crea e non si distrugge ma finisce sempre da qualche parte), l’energia di rotazione è 1/2Iw2 con I momento di inerzia della ruota e w2 velocità angolare al quadrato, eventualmente l’energia di traslazione se c’è è 1/2mv2 con m massa della ruota e v2 velocità di traslazione al quadrato, quindi in sostanza la vostra energia non finirà completamente nella traslazione come succede invece per esempio in una slitta.

Usare marce basse

La bici va più lenta ma ci saranno anche meno attriti e perdite, ricordando che gli attriti sono direttamente proporzionali alla velocità dell’aria e delle parti meccaniche.

Velocità costante

Vediamo invece quando la ruota può essere usata in modo efficiente, ciò avviene quando viaggia a velocità costante, se non ci fossero attriti o dislivelli, in teoria, con una sola pedalata si potrebbero percorrere infiniti chilometri, pur troppo nella realtà ci saranno gli attriti che ruberanno energia rallentando il moto.

Parafanghi

Il parafanghi posteriore oltre a proteggerci da pioggia, fango e sporcizia, permette di ridurre le perdite per attrito con l’aria e la ruota.

Questa infatti, da metà in su gira ad una velocità contraria al flusso d’aria che le arriva, e quindi senza parafanghi ci saranno due flussi d’aria (o forze) contrarie che si trasformeranno in attrito, con i parafanghi possiamo dire che ci sarà solo il flusso d’aria frontale, mentre quello della ruota sarà quasi nullo non essendoci aria in contatto con il copertone della ruota.

Conservare l’energia cinetica

Evitare di decelerare o fermare la bici se non strettamente necessario, magari potete prendere tempo e cominciare a rallentare lentamente un po’ prima dell’ostacolo per conservare la vostra quantità di moto P=mv (P=massa x velocità) o se volete l’energia cinetica E=1/2mv2, in caso di ripartenza sarete già in velocità e non dovrete accelerare.

In città ovviamente la guida è completamente anti risparmio sia per i semafori che per le curve strette.

Curve con raggio massimo

Curve possibilmente percorse disegnando il raggio massimo, che non vuol dire stare sempre nella parte esterna della Curvacurva ma per esempio entro in curva largo poi mi stringo e poi esco di nuovo largo, in questo modo ho disegnato il raggio massimo possibile e il mio percorso è più vicino ad una linea retta, in questo modo faccio meno strada, non perdo aderenza e quindi posso permettermi di non rallentare conservando in uscita tutta la mia energia cinetica, inoltre faccio meno fatica a girare il manubrio, inoltre questo è anche il modo più sicuro di svoltare in caso di pioggia, neve, foglie, o gomme liscie.

Evitare pesi

Evitare di trasportare carichi o pesi, questa è una delle cose più importanti da fare, prima di tutto siccome E=1/2mv2 a parità di velocità consumerete più energia oppure a parità di energia non sarete più in grado di raggiungere la stessa velocità di prima, inoltre i cuscinetti, la catena e le corone dentate saranno maggiormente sollecitate e comporteranno più attriti.

Evitare freni vari

Evitare di usare dinamo (in realtà alternatori da bici) o “freni vari” o se potete almeno scollegatele meccanicamente le dinamo dalla ruota, ciò si tradurrà in fatica risparmiata, inoltre le dinamo sono sempre dei pesi (masse) che vi portate continuamente a presso quindi valutate anche alternatori trifase brushless magari con magneti in neodimio tipo motori da modellismo molto efficienti leggeri e di piccole dimensioni pur avendo circa la stessa tensione.

Tenere il manubrio dritto

Evitate di far vibrare il manubrio a destra e sinistra, sopratutto alle alte velocità, ovviamente si percorre meno strada con una linea retta invece di andare a zig zag senza magari accorgersene.

Raggi tesi

Raggi sempre tirati (come fossero corde), i raggi dal centro in alto tireranno la ruota, quelli in basso la spingeranno, quindi se sentite il raggio molle, vale davvero la pena di prendere una pinza e ruotare la vite in alto sul cerchione in modo da farci avvitare dentro il raggio e quindi mandarlo in tensione (il raggio ruotando in senso orario si avvita e quindi si allunga e rimane teso) inoltre questo lavoro è d’obbligo in caso aveste preso dei colpi e vedeste la ruota ruotare storta, se non siete sicuri andate da un negoziante di biciclette. Immaginatevi una ruota formata da tante molle anzichè raggi rigidi, avreste degli ottimi ammortizzatori ma non riuscireste a trasmettere molta spinta a terra, sopratutto in partenza o in frenata o sotto grossi sforzi, in quanto quell’energia verrà usata per flettere le molle E=1/2kx2 (k cosatante della molla, x allungamento) anzichè spingere il terreno, certo poi magari una volta compressa potrà poi espandersi (ma ci sono attriti), esistono anche ruote con raggi rigidi o da competizione ma costano molto.

Ruote a bassa inerzia

A parità di peso, se possibile, evitate ruote a forma di anello, il momento di rotazione che imprime un pedale rispetto all’asse è M = I x a, I è l’inerzia e a (alfa) l’accelerazione angolare della ruota. Per un anello I è = mr2 (massa x raggio al quadrato), per un cilindro pieno o disco pieno I è la metà cioè 1/2mr2, la sfera piena possiede I= 2/5mr2 cioè solo 2/5 di quello dell’anello iniziale, un’inerzia ancora migliore la si trova nella cosiddetta asta rigida tipo bastoncino (non che rotola se no sarebbe sempre un cilindro, ma che ruota attorno al suo baricentro come se facessimo ruotare una penna sulla punta di un dito) con I=1/12mr2, un po’ come i raggi della ruota o i trampoli, dischi con diverse forme sommano il loro momento di inerzia quindi nella ruota normale diciamo che c’è sia quello dell’anello che quello di tutte le aste, attenzione a non aggiungere peso ai raggi delle ruote perchè contribuirebbero ciascuno con un I aggiuntivo di mr2 (massa x raggio al quadrato misurato partendo dal centro). Riassumendo in una gara fra due bastoncini incrociati, un anello, un disco pieno, un cilindro pieno e una sfera piena con le stesse masse lanciate da una montagna in teoria arriveranno prima i bastoncini pieni incrociati (anche se in teoria non rotolano proprio benissimo avendo solo 4 punti di contatto) poi seconda la sfera piena poi terzi a parità di merito il disco e il cilindro pieni e ultimo l’anello. E’ tutta una questione di distribuzione di pesi dal centro, una ruota con inerzia minore accelererà o decelererà prima e sarà quindi più efficiente.

Ruote grandi

Siccome l’energia cinetica dalle ruote è 1/2Iw2, a parità di peso, inerzia e velocità di traslazione, ruote con diametro maggiore girano più lentamente e quindi accumulano meno energia cinetica di rotazione rispetto a ruote piccole, sia in accelerazione che in decelerazione, se una bici accelera e decelera quasi sempre durante la guida il vantaggio teoricamente si fa rilevante, oltre alla minor usura del copertone, nella pratica, sopratutto in città si preferiscono ruote più piccole perchè pesano meno.

Gomme in pressione

Vale esattamente il discorso dei raggi e delle molle, una ruota più dura scarica meglio a terra la spinta, una ruota molle si comprimerà anzichè spingere e sostanzialmente questa energia verrà persa in attriti, comprimere una molla o qualcosa richiede energia, se usate ruote con aria gonfiate con pompe manuali dato che è sempre fatica, gonfiate sempre all’aperto o comunque a temperature basse, inoltre pompare aria troppo velocemente equivale a pompare aria calda perchè le molecole d’aria sono disordinate e non contribuiscono tutte al lavoro anzi addirittura si ostacolano trasformando energia cinetica in attrito e calore, non solo, l’aria calda è meno densa di quella fredda, se dopo che è stata pompata si raffreddasse occuperebbe un volume minore e quindi la ruota si sgonfierebbe da sola come per magia, analogamente attenzione alla pressione dell’ambiente in cui gonfiate, se gonfiate la ruota ad una pressione minore per esempio in un ambiente chiuso e poi uscite fuori dove la pressione è maggiore, potrebbe di nuovo sgonfiarsi da sola.

Lubrificare le parti meccaniche

Controllare la lubrificazione delle parti meccaniche, sembra una cosa inutile ma con una catena e cuscinetti ben lubrificati si riesce a percorrere un’intera pista ciclabile leggermente in pendenza senza pedalare, inoltre vi accorgete degli attriti pedalando o dal gracchiare della bici o della catena, in teoria in marcia la bici non dovrebbe produrre alcun rumore.

Sistemare il sellino

Sistemare il sellino più in alto possibile, se fosse ad un livello troppo basso pedalereste con le gambe piegate anzichè stese, con maggior carico sulle ginocchia e poca circolazione del sangue, quindi molto inefficiente.

Attenzione ai sellini, ci sono sellini per maschio e per femmina, sono fatti per essere adattati alle rispettive ossature differenti tra maschi e femmine, inoltre un manubrio troppo basso rischia di caricare troppo peso sulle braccia anzichè sui pedali, inoltre si rischia di schiacciare meno a terra la ruota posteriore che è quella che spinge la bici.

Bici elettriche

Se usate bici elettriche con motore nella ruota, assicuratevi di avere le batterie cariche prima di partire, altrimenti trascinereste un motore da 250W o più, che oltre al peso farebbe pure da freno, o peggio da generatore allora diventerebbe un’impresa muoversi (potrebbe essere una scelta per caricare le batterie o risparmiare sui freni).

Evitare l’inquinamento

Ancora un consiglio, state lontani dai gas di scarico delle auto per quanto possibile usando mascherine o cambiando strada per quanto possibile, sono veri e propri gas velenosi, le auto usano Ossigeno dell’aria (O2) 20% circa dove c’è anche azoto (N) per l’80%, quest’ultimo non partecipa alla reazione ma passa dentro la camera di scoppio ed esce ad uno stato attivo di NOx che è molto pericoloso, stessa cosa per gli SOx, CO e infine CO2 perchè se vengono a contatto con acqua o peggio ancora col vapore caldo di scarico della combustione, si trasformano nei casi peggiori in acidi rispettivamente nitrico, solforico e carbonico (le famose piogge acide), quindi fortemente raccomandate piste ciclabili immerse nel verde dove c’è anche una maggior quantità di Ossigeno disponibile per pedalare, i polmoni ringrazieranno ma sopratutto farete meno fatica in quanto avrete più Ossigeno effettivo nei polmoni e quindi nel sangue, anche il cuore faticherà meno e pure il sistema nervoso in quanto nel sangue potrebbero finire queste sostanze acide. Attenzione anche al particolato e alle polveri di cemento in giro per le città.

Un saluto e alla prossima.

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