Come essere più veloci in bici

11 aprile 2017
di James Witts
Come essere più veloci in bici
Pensi di essere velcoe e sai che potresti esserlo ancora di più, ma qual è la velocità massima sostenibile fisicamente?

Lanciato a tutta in discesa come se tutto dipendesse da ciò. Rannicchiato sul manubrio, ginocchia strette che ne sfiorano le estremità, getti lo sguardo al computer che segna 70 km/h. Stai volando. Ma prima di arrivare a toccare punte più alte, un segnale stradale ti indica un dosso per cui pensi sia meglio rallentare per la tua incolumità. Ma se non ci fosse stato quel dosso? E ostacoli di alcun genere, rattoppi o cani randagi che ti inseguono e la strada fosse lunga e ripida a sufficienza? Quanto più veloce potresti andare? Proviamo a dare qualche risposta.

Questione di… trascinamento

Questo determinerebbe quella che viene definita velocità terminale”, spiega Rob Kitching, fondatore del gruppo di studio sull’aerodinamica Cycling Power Lab. “In termini puramente ciclistici, rappresenta il punto in cui le forze di resistenza aerodinamica e al rotolamento si equivalgono a quelle di potenza e di gravità”.
Quanto impatto ha la forza di gravità dipende dal grado di pendenza. “Se settassimo il valore di pendenza all’infinito – in altri termini, un muro – non avremmo alcun carico su ruote e coperture così come sull’intera bicicletta”, afferma Ingmar Jungnickel, ingegnere del reparto Ricerca e Sviluppo di Specialized. “ Effettivamente potrebbe risultare ridondante portandoci a definirlo semplicemente skydiving”.
Più tecnicamente “skydiving velocistico”, nel quale l’obiettivo principale è raggiungere e mantenere la più alta velocità terminale. Immaginiamo un uomo che si tuffi giù da un aereo in volo. Immediatamente la sua velocità supererebbe i 200 km/h con punte massime di 250-300 km/h. Supponendo che questo vesta un abbigliamento tale da ridurre la resistenza aerodinamica, potremmo anche vedere velocità superiori ai 450 km/h.
Poiché ciò non riguarda il ciclismo, spostiamoci pertanto sulla strada”, puntualizza Jungnickel. Provando a fare una ricerca sulle strade con il maggior grado di pendenza, in Nuova Zelanda troviamo Baldwin Street a Dunedin, che si fregia come la strada con il più alto grado di pendenza con valori tra i 35 e 38°.
Con un tale valore di pendenza in appena 350 metri, in condizioni meteo stabili e con una potenza di 400 watt, un ciclista in posizione gara potrebbe raggiungere una velocità stimata di 144 km/h”, fa notare Jungnickel.
È solo un valore, tuttavia distante di quasi 80 km/h dal record di velocità in discesa raggiunto dal francese Eric Barone sulla pista innevata di Chabrières, sulle Alpi Francesi, nel 2015.
Potremmo quindi pensare che per ridurre la resistenza al rotolamento dobbiamo dotarci di una pista con superficie ghiacciata? Non necessariamente e la ragione ce la spiega ancora Jungnickel: “ A queste velocità la resistenza all’aria è circa del 99.5%. Basti pensare che quando pedaliamo a una velocità di circa 12 km/h tale resistenza si attesta su un valore del 50%”. La resistenza all’aria cresce all’aumentare della velocità, pertanto a che stratagemmi dovremmo ricorrere affinché il nostro ciclista immaginario raggiunga la massima velocità e allo stesso tempo riduca al massimo la resistenza aerodinamica?

La posizione di guida

Appare chiaro come la posizione di guida sia molto importante”, ribadisce Jungnickel. “Di conseguenza ho riprodotto un esperimento con un ciclista ottimizzato in posizione da cronometro e, usando una lunghezza analoga alla Baldwin Street e la medesima potenza espressa fissata in 400 w, l’atleta avrebbe potuto raggiungere una velocità massima stimata di 322 km/h”.
Quando Jungnickel dice “ottimizzato”, include una serie di accorgimenti aerodinamici ben precisi. Ciò presagisce l’utilizzo di un casco aerodinamico e una posizione che consenta al flusso d’aria di scorrere sopra la calotta e oltre la schiena. E un body aderente è indispensabile per ridurre il più possibile la resistenza all’aria.
È di fondamentale importanza”, spiega Rob Lewis, specialista in calcoli sulla dinamicità dei fluidi alla TotalSim. “La tipologia di materiale, le zone in cui viene applicato e il trattamento superficiale possono costituire una differenza abissale. Stiamo parlando di valori attorno il 12-15% n tema di penetrazione aerodinamica tra un’ottima tuta e una di manifattura più scadente”.
Lewis aggiunge come l’adozione di speciali calzini ben aderenti possa risultare più efficace rispetto ai tradizionali copriscarpe, così come persino un nastro manubrio più sottile sulle appendici aerodinamiche può contribuire a ridurre la resistenza all’aria.
Non dimentichiamoci anche del telaio con tubi dal profilo a goccia o sezione alare per favorire la riduzione del coefficiente di resistenza aerodinamico (CdA). La fisica insegna come non esista sulla terra oggetto che abbia un coefficiente di resistenza aerodinamico pari a zero, qualsiasi oggetto ha comunque un valore anche seppur minimo di resistenza. Valori che possono arrivare a essere molto bassi. Manubri da crono a profilo alare possono far registrare valori di tale coefficiente, anche dello 0,005. Eccellenza assoluta.
Se riportassimo il tutto alla posizione aerodinamica assunta dal ciclista durante una crono non è raro vedere professionisti raggiungere valori di coefficiente tra lo 0,18 e lo 0,25 a dispetto di quanto possa fare un ciclista non professionista che ferma tale valore tra lo 0,25 e 0,30
In termini puramente prestazionali tutto ciò riveste un’importanza fondamentale. Quando il fuoriclasse tedesco Tony Martin vinse la prova a cronometro ai Campionati del mondo di Copenaghen nel 2011, il suo rapporto potenza/resistenza aerodinamica (espresso in watt/m2 CdA) si attestava su un valore di 2.089. Questo comparato al 1.943 di Bradley Wiggins piazzatosi secondo e a quello di Jakob Fulsgang in 1.725, decimo.
Tutti i ciclisti possono migliorare la propria posizione”, spiega Kitching. “ma ancor più importante della velocità massima è la densità dell’aria, meno controllabile”.

Arriviamo all’aria

A livello del mare a una temperatura di 15°, la densità dell’aria è attorno all’ 1,225 kg/ m3. Tuttavia fattori come temperatura, pressione barometrica, umidità e altitudine influiscono sulla densità dell’aria, con valori che si riducono man mano che si sale in quota. “È il motivo per cui Sam Whittingham si è recato in quota per abbattere il record di velocità sul piano su mezzi a propulsione umana”, aggiunge Lewis. Pure Felix Baumgartner si è portato con una mongolfiera nella stratosfera per poi lanciarsi, toccando una velocità massima di 1.342 km/h e abbattendo il muro del suono nel 2012.
Il canadese Whittingham ha raggiunto l’incredibile velocità di 132,5 km/h sul piano, non abbattendo il record del mondo che appartiene a Todd Reichart, siglato lo scorso settembre con una velocità di 137,9 km/h. Record ottenuto da Reichart al Campionato del mondo per mezzi a propulsione umana che si tiene da 16 anni in Nevada sulla State Route 305, poco fuori Battle Mountain.
Il motivo per cui questa competizione si tiene in questo luogo da così tanto tempo è dovuto a due fattori chiave: l’altitudine di 1.408 m sul livello del mare, che porta ad avere una densità dell’aria decisamente bassa, e il percorso che prevede una zona di accelerazione di 8 chilometri che precede la zona di rilevamento velocità di 200 metri.
Fattori che hanno permesso a Reichart di siglare il record, come la sua bicicletta -una reclinata dotata di carenatura integrale.
“Ho ripreso i calcoli fatti simulando la prova sulla Baldwin Street”, interviene Jungnickel, “e ho teorizzato che con una bicicletta integralmente carenata, la velocità terminale potrebbe essere prossima ai 594 km/h”.
Velocità che potrebbe essere ancora più alta avendo coperture più adatte, a detta dello stesso Jungnickel.
Inoltre, in performance in cui sono espressi importanti valori di potenza, un contributo viene dal maggior grip generato dalle coperture, producendo anche maggior effetto downforce”, aggiunge. “ Si può guadagnare ulteriormente attraverso l’integrazione di specifiche appendici aerodinamiche, che se da una parte aumenta il downforce come contropartita porta a un aumento della resistenza aerodinamica. E questo si tradurrebbe in una maggior richiesta di potenza. Al di là di questo, non credo che ulteriori appendici costituiscano un fattore determinante, o almeno non tanto quanto quello di progettare e costruire una bicicletta più robusta con più materiale”.
In conclusione. Per raggiungere una velocità di 600 km/h non rimane che commissionare una bicicletta aerodinamica allo specialista Graeme Obree, volare fino in Nuova Zelanda, chiedere al comune di Dunedin di estendere Baldwin Street di circa 10 km e avere nelle gambe la stessa potenza di Tony Martin. Semplice.


​L'articolo completo è stato pubblicato sul numero 7 di Cyclist

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