Mettiamo a tacere il grande dibattito sulla ruota tirando fuori i libri di testo di scienze
C'è un'incredibile varietà di ruote sul mercato, la maggior parte delle quali proclama di renderti più veloce ed efficiente. Molti fanno un grosso problema su quanto sono leggeri, ma raramente spiegano dove si trova la maggior parte della massa sulla ruota: il mozzo o il cerchio?
Ci ha fatto pensare. Se avessi due ruote dello stesso peso e design complessivi, ma una avesse un peso maggiore al mozzo e l' altra avesse più peso al cerchio, cosa ti renderebbe più veloce nel corso di una corsa media? È ora di tirare fuori di nuovo i vecchi libri di testo di fisica.
Iniziamo dall'inerzia. Il momento di inerzia funziona in base al principio che la massa più lontana dal centro di rotazione è più difficile da ruotare rispetto alla massa vicino al centro di rotazione. Nel ciclismo, ovviamente, il primo significa il cerchio, il secondo il mozzo. La seconda legge del moto di Newton, in relazione agli oggetti rotanti, dice α=t/i dove α è l'accelerazione rotazionale, t è la coppia netta e i è il momento di inerzia. In altre parole, maggiore è l'inerzia, minore è l'accelerazione per la stessa coppia.
Marco Arkesteijn, scienziato dello sport e dell'esercizio fisico presso la Aberystwyth University, fornisce un altro modo per comprendere l'inerzia: Considera un pattinatore artistico che ruota sul posto con le braccia distese. Ruotano attorno al punto medio del corpo, la parte ferma. Questo è il loro centro di rotazione. Infilando le mani nel corpo aumenteranno la velocità di rotazione. Quello che stanno facendo è diminuire la massa più lontana dal centro di rotazione, il che abbassa l'inerzia. Poiché l'energia nel sistema è costante, ne consegue che la loro velocità angolare aumenta.'
In breve, sembra che un peso inferiore sul cerchio corrisponda ad accelerazioni più veloci perché richiede meno energia per raggiungere una determinata velocità. Puoi vedere il vantaggio di questo quando un puncheur come Philippe Gilbert fa uno sprint su una breve salita, uno scenario che è stato verificato sulla strada. Il product manager di Mavic, Maxime Brunand, ha condotto un esperimento in cui ha aggiunto 50 g a due set di ruote – sul cerchio in un set, al mozzo nell' altro – e ha avuto una potenza del ciclista fino a 500 watt con una pendenza del 10% e guarda quanto tempo hanno impiegato per raggiungere i 20 kmh. "La ruota con il peso del cerchio aggiunto ha impiegato cinque volte più tempo per raggiungere i 20 kmh rispetto a quando lo stesso cerchio è stato utilizzato in piano", afferma. “Utilizzando le ruote con il peso aggiunto al mozzo, ci è voluto solo quattro volte il tempo per raggiungere la velocità orizzontale equivalente. In sostanza, in collina, l'inerzia diventa più importante". Il team francese ha anche osservato che in pianura "era più facile mantenere la velocità" usando le ruote con un peso extra sul cerchio.
L'effetto volano
Questo ci porta all'effetto volano. Un cerchione più pesante potrebbe portare slancio per un pilota una volta raggiunto la velocità, proprio come una ruota di locomotiva porta slancio per un motore a vapore? Ondrej Sosenka ha battuto il record dell'ora nel 2005, coprendo 49,7 km. Il pilota ceco è stato uno dei più grandi piloti ad aver mai gareggiato a livello professionistico, rib altando la bilancia a 90 kg e misurando due metri di altezza. La sua bici da record pesava 9,8 kg inclusa una ruota posteriore da 3,2 kg: il motivo, ha affermato Sosenka, è che mentre una ruota più pesante impiegava più tempo per raggiungere la velocità massima, una volta lì era più facile mantenerla. D' altra parte, Eddy Merckx si è dato da fare per mantenere l'intera moto il più leggera possibile durante le corse in pista.
Allora chi ha ragione? "In alcuni casi, una ruota leggermente più pesante sul cerchione può comportare tempi più rapidi, ad esempio su un percorso pianeggiante", afferma Paul Lew, direttore dell'innovazione presso Reynolds Wheels. "Potrebbe anche essere di beneficio a un ciclista che esercita la maggior parte della propria energia sulla pedalata in discesa. La ruota più pesante può aiutare a colmare la forza mancante nella parte arretrata e verso l' alto della cadenza portando lo slancio della ruota fino alla corsa verso il basso.'
Quindi vale la pena Sir Brad caricare il suo cerchio in vantaggio quando ha tentato il record dell'ora a giugno? E per i motociclisti normali su strada? "Anche se è vero che una ruota leggermente più pesante può comportare tempi più rapidi su un percorso completamente piatto, questa è l'eccezione, non la regola", afferma Lew. Nella maggior parte delle corse su strada il peso aggiunto si rivelerà un impedimento piuttosto che un vantaggio: "In definitiva, lo slancio generato da una ruota utilizzata allo scopo di creare un effetto volano per aumentare la velocità ha un costo per il ciclista. Il ciclista realizzerà meno ritorni e benefici rispetto al costo dello sforzo. Il costo non supererà il guadagno.'
E le ruote più piccole?
Sembra che l'effetto volano dei cerchi pesanti paghi solo in circostanze molto specifiche, mentre la riduzione del peso dei cerchi può avere reali benefici in salita o in accelerazione. E poiché l'inerzia aumenta quanto più la massa è lontana dal mozzo, c'è un argomento per tutti noi che usiamo ruote da 650c più piccole invece delle solite 700c? Era una tendenza vista nel triathlon tra l'inizio e la metà degli anni '90 e la ricerca ha mostrato un risparmio di peso dell'8% utilizzando una ruota del genere.
"Penso che qualsiasi vantaggio sia negato da diversi fattori, incluso il comfort", afferma Arkesteijn. "Il brusio della strada è più intenso a causa del raggio più piccolo". Una ruota da 650c deve anche ruotare di più della 700c (510 rotazioni per chilometro rispetto a 475 circa), il che significa più attrito. "Un pilota più grande sentirà quel ronzio ancora più intensamente a causa del loro peso aggiunto", continua Arkesteijn. Ciò che nulla di tutto ciò tiene conto, ovviamente, è l'aerodinamica. Un cerchio più pesante può offrire vantaggi se quel peso viene utilizzato per creare una forma migliore per scolpire l'aria. "Se sei una grande unità e puoi mantenere la tua velocità su una collina, un cerchio più pesante è meno svantaggioso per te perché godrai di un maggiore effetto aerodinamico", afferma Jonathan Day di Strada Handbuilt Wheels."Tuttavia, se sei un magro di 62 kg ed eccelli nell'arrampicata, vuoi qualcosa di leggero sul bordo per massimizzare la tua velocità in salita.'
In definitiva, però, la maggior parte delle persone non ha una gamma di ruote tra cui scegliere per adattarsi a ogni tipo di guida e condizione stradale. Quindi, tranne in circostanze molto specifiche e condizioni perfette, i cerchi più leggeri sono generalmente migliori per massimizzare la velocità e il divertimento. E nonostante il dolore che lacera i polmoni e i flussi di sudore, questo è il ciclismo.
