bicipieghevoli
componenti => ruote 1di2 => Topic aperto da: Gianni65 - Aprile 11, 2012, 01:51:16 pm
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C'e qualcuno bravino in fisica in grado di spiegarci scientificamente la sensazione provata noi tutti che, rispetto ad una bici tradizionale, la pieghevole, con le sue ruote piccoline, è decisamente più scattante: accelera più prontamente (ma perde prima velocità) ed è più agile (ma meno stabile in velocità)?
Le nostre ruote sono più piccole, è vero, ma girano proporzionalmente più in fretta, e allora? le nostre impressioni sono solo frutto della suggestione?
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e vai con le accelerazioni radiali ;D
(si, certo, a saperle calcolare...)
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Se i miei ricordi non sono così annebbiati direi che l?effetto volano è riconducibile all?equazione del momento angolare
L= r x mv dove L è appunto il momento angolare, r la distanza tra fulcro ed oggetto in rotazione (nel nostro caso il raggio della ruota), m la massa dell?oggetto (il cerchio) e v la sua velocità (di rotazione).
Come si vede dalla formula l?effetto dipende quindi sia dal raggio che dalla massa: a parità di peso e di forza applicata una ruota più piccola sarà più rapida nel mettersi in rotazione, avendo un momento angolare inferiore.
Giocando su entrambi i valori si potrebbero però avere risultati simili: una ruota piccola ma pesante potrebbe avere la stessa inerzia di una ruota più leggera ma decisamente più grande.
Tale effetto è però un vantaggio nel momento in cui si cerca lo scatto e/o la facilità nel cambio di velocità, ma una volta raggiunta la velocità desiderata è più facile mantenerla con una ruota di diametro e/o peso maggiore, proprio in virtù della maggiore energia accumulata.
Allo stesso modo è influenzato l'effetto giroscopico: all'aumentare del peso e del diametro della ruota, aumenta l'inerzia per cambiarne l'asse di rotazione: le nostre ruotine sono quindi più agili alle basse velocità ma anche instabili quando servirebbe una maggiore inerzia.
E adesso via libera alle strigliate degli ingegneri e fisici al chimico ... se ho detto qualche castroneria. ;D
PS: purtroppo non ho la capacità dialettica di Piero Angela, ma se fosse necessario illustrare un po? meglio qualche concetto ci posso provare. :)
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Se i miei ricordi non sono così annebbiati direi che l?effetto volano è riconducibile all?equazione del momento angolare
L= r x mv dove L è appunto il momento angolare, r la distanza tra fulcro ed oggetto in rotazione (nel nostro caso il raggio della ruota), m la massa dell?oggetto (il cerchio) e v la sua velocità (di rotazione).
No, sei stato piuttosto chiaro e preciso, ma devi avere pazienza perché io sono io un po? ?de coccio?: le nostre ruotine hanno un r inferiore (sono più piccole), ma a parità di andatura hanno una v maggiore (girano più in fretta)? alla fine i due fattori sembrerebbero compensarsi?
Forse la minore inerzia non è causata da r, ma da m, dal fatto che a parità di materiale costruttivo una ruota piccola pesa meno di una grande. O no?
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No, sei stato piuttosto chiaro e preciso, ma devi avere pazienza perché io sono io un po? ?de coccio?: le nostre ruotine hanno un r inferiore (sono più piccole), ma a parità di andatura hanno una v maggiore (girano più in fretta)? alla fine i due fattori sembrerebbero compensarsi?
Forse la minore inerzia non è causata da r, ma da m, dal fatto che a parità di materiale costruttivo una ruota piccola pesa meno di una grande. O no?
In effetti hai ragione... sicuramente l'influenza maggiore è data dalla massa.
Per visualizzare mentalmente la cosa potremmo fare l'esempio seguente, semplificando la forma di una ruota ad un semplice disco di un qualunque materiale: se ne prendiamo 2 con identico raggio ed in rotazione alla medesima velocità ma con spessore differente, avremmo 2 comportamenti differenti unicamente in relazione alla diversa massa.
Sul sito di un produttore di cerchi ho visto qualche valore di peso, a parità di tipologia costruttiva, in funzione del diametro: in media, sulle misure dalla 24 alla 28, ballano una 50ina di gr ogni 2 pollici. Assumendo che questo valore sia costante una ruota da 28 dovrebbe pesare circa 200gr in più rispetto ad un'analoga ruota da 20: a questi ne andrebbero aggiunti altrettanti per il maggiore peso del copertone (dal sito della Schwalbe risultano 170 gr di differenza per i Supreme da 20'' e quelli da 28'') + camera d'aria e raggi più lunghi.
Insomma, spannometricamente direi che ci si ritrova con mezzo chilo di differenza tra le nostre ruotine e delle omologhe sorelle da 28''.... quindi un valore significativo che può sicuramente spiegare le differenze che riscontriamo nella guida.
un esempio pratico posso invece farlo con le bici di famiglia. Mia moglie, con la sua Mu P8, non si sente molto sicura a lasciarsi andare come faccio io nelle discese: a parte l'influenza di un diverso approccio mentale (io sono decisamente più "kamikaze" ;D ) sicuramente un buon contributo è dato dai suo cerchi superleggeri (kinetix Pro, ulteriori 200 gr in meno a cerchio) ed i conseguenti effetti sulla stabilità. Per le stesse ragioni però la sua bici, nelle ripartenze, sembra quasi che ti schizzi via da sotto il sedere. :)
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:-) mi butto!!!
premetto che la dinamica complessiva di una bicicletta è piuttosto complessa, argomento spesso di tesi di laurea...
mi limito a dare un contributo percettivo del momento angolare generato dai corpi in rotazione (che rappresenta solo una parte della dinamica complessiva della bicicletta)...
per vedere l'effetto giroscopico delle ruote puoi fare un esperimento semplice ma molto potente...
prendi la ruota anteriore della tua folder, ti metti a sedere su una sedia da ufficio con asse verticale libero(che indico dopo con v.).
afferri la ruota all'asse con tutte e due le mani, in modo che tu possa metterla in rotazione
la metti in rotazione.
alzi i piedi in modo che la rotazione della sedia sia libera
provi ad inclinare l'asse della ruota che sta girando....
dovresti percepire una certa opposizione a compiere questo gesto, e inoltre dovresti ruotare con la sedia....
poi per capire cosa cambia con le ruote normali ripeti l'esperimento con una ruota da MTB o quello che hai..
dato che questo fenomeno è lineare (al di fuori delle accelerazioni e decelerazioni chiaramente) puoi ottenere effetti identici con ruote completamente differenti.
diciamo che:
L1=r1m1v1 sia il momento angolare della ruota della folder
L2=r2m2v2 sia il momento angolare della ruota della MTB
potremo imporre
r1m1v1=r2m2v2 ovvero quale sia la velocità angolare tale per cui le due ruote produco lo stesso effetto giroscopico...
opppure modificare la masse una delle due ruote in modo da rendere esattamente uguale il loro comportamento...
non so se sono stato molto chiaro... mi aiuto con il video questo è l'esperimento che volevo descriverti
http://www.youtube.com/watch?v=fU1Z6m-huEQ
dal video si nota che se si sta a sedere sulla sedia con asse v. folle e l'asse della ruota (che gira) tra le mani si in assetto orizzontale si tende a ruotare sull'asse della sedia v. in funzione di come si mette in rotazione la ruota... infatti il prodotto che ha riportato sbrindola è un prodotto vettoriale e la forza che si genera dal corpo in rotazione giace sull'asse della ruota stessa... la direzione della forza che si sviluppa dipende dalla direzione di rotazione...
questo invece chiarisce che con la rotazione di un corpo si innesca una forza che giace sull'asse
http://www.youtube.com/watch?v=ntWp5f2539s&feature=related
tornando alla bicicletta il moto complessivo è complesso perchè come si è visto le luote generano momenti angolari concordi (ovvero che escono dalla stessa parte della bicicletta), ma non paralleli perchè la ruota anteriore può sterzare. Il ciclista continuamente si trova a correggere e a bilanciare queste forze con lo sterzo ed il corpo ed ecco la magia... che inizia a prendere forma... descrive il moto complessivo della bici è davvero bello ed affascinante... magari se trovo degli appunti
l'effetto che descrivete ovvero la sensazione che le folder accelerino in modo più violento è dettato dal fatto che la rigidezza dell'intero sistema è notevolmente superiore, le ruote sono più piccole ma molto robuste... il telaio in pratica pesa quanto uno telaio comune...
non ho provato ancora bene nessuna folder ma da quello che mi ricordo dalla graziella e dalla bmx è che ad alta velocità non si ha la canna su cui stringere le gambe e muoversi in modo solidale (corpo e bicicletta), sulla bmx stringevo le gambe sulla canna quasi ad incrociale... con la graziella non ricordo, forse non mi sono mai lanciato in una discesa seria (mi sembra strano :P)
e poi ci sono le flessioni dello sterzo quelle mi preoccupano un pò
spero di aver chiarito e non aver gettato confusione
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ci sono biciclette a ruota alta del tutto innocue apparentemente ma che sono totalmente inguidabili:
(http://img545.imageshack.us/img545/5964/biciinguidabile.png)
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infatti per fare le gare di downhill optano nell'aggiungere la canna... e non solo freni a disco e qualntalto questa è una hummer-graziella
(http://img14.imageshack.us/img14/2274/25053graziella.jpg)
hihihihih
si fatica un pò a riconoscere la graziella!!
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voi pedalate sulle pieghevoli con ruote piccole anche senza tenere il manubrio con le mani ?
a me sembrano più instabili e per questo potenzialmente pericolose per cadute senza mani sul manubrio.
che ne pensate ?
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io sulla Brompton riesco ad andare anche senza mani, anche se per farlo devo andare più veloce dei 15-20 km/h in modo che la bici sia resa più più stabile.
Con la Jetstream che ha ruote da 20 era più facile andare anche a velocità inferiori.
Se leggi QUESTA (http://www.bicipieghevoli.net/index.php?topic=1231.msg9953#msg9953) discussione puoi comprendere meglio per quale quali siano gli effetti derivanti dai diversi diametri delle ruote.
Limito comunque la cosa a situazioni sicure dove anche in caso di sbandamenti improvvisi non rischi di finire sotto ad una macchina.
Ricordo che il Codice della Strada vieta la guida senza mani. ::)
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se ti consola io non ci riesco con le ruote da 20"
forse è colpa anche della borsa anteriore, ma mi sembra troppo instabile
quando lascio il manubrio vibra in modo incontrollato!!!
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a partità di diametro delle ruote, l'altra misura da vedere è l'avancorsa che sicuramente è una misura che influenza moltissimo la stabilità di sterzo. Se vuoi andare dritto come un treno, devi procurarti una forcella ad avancorsa lunga
(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/c/c7/TrailDIAG2.jpg)
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Ricordo che il Codice della Strada vieta la guida senza mani. ::)
il codice della strada si applica anche alle piste ciclabili e marciapiedi vuoti (dove non si dovrebbe biciclettare) ?
mi sembra chiaro che andare con qualsiasi bici senza mani in una strada con traffico è deletereo.
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da quando ho la Brompton ho smesso ad andare senza mani, proprio non ci riesco neanche pochi metri... credo per le ruote da 16.
il codice della strada vieta di andare in bici senza mani. Ti permette invece di guidare la bici con una mano sola, però l'altra deve comunque essere libera, quindi andare in bici con una mano sul manubrio e l'altra con il telefonino, la spesa, il cane etc etc è vietato
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nessuno sa fare un calcolo quantitativo reale per due bici che vanno entrambe a 25 km/h ad esempio per paragonare la stabilità ?
una brompton con le sue ruotine che pesano meno e ruotano più velocemente di una citybike con ruote grandi e più pesanti ma che ruotano più adagio.
solo con un vero calcolo si potrebbero fare paragoni quantitativi.
io però la fisica l'ho abbandonata più di 25 anni fa e ora non me la sento di scrivere castronate.....
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Io con la Tern riesco ma ci vuole un minimo di velocità e poco sconnesso.
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non è possibile risponderti come vorresti: anche calcolando il momento angolare di 2 ruote diverse non è quel valore a descrivere la "stabilità", perchè questa dipende da un insieme di fattori moooooolto più ampio.
Inoltre quella che per me è una bici stabile per altri può non esserlo, quindi è un aspetto soggettivo legato alle proprie doti naturali ed allenamento: pensa ai funamboli delle bmx che riescono a stare tranquillamente in equilibrio da fermi per tempi molto più lunghi di quanto potremmo fare noi con lo stesso mezzo.
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nessuno sa fare un calcolo quantitativo reale per due bici che vanno entrambe a 25 km/h ad esempio per paragonare la stabilità ?
una brompton con le sue ruotine che pesano meno e ruotano più velocemente di una citybike con ruote grandi e più pesanti ma che ruotano più adagio.
solo con un vero calcolo si potrebbero fare paragoni quantitativi.
io però la fisica l'ho abbandonata più di 25 anni fa e ora non me la sento di scrivere castronate.....
la dinamica della bici (e ancor peggio quella della moto!!!) è un problema complesso con molti gradi di accoppiamento. Ad esempio le trattazioni analitiche partono dal presupposto di telaio e ruote infinitamente rigide e strada infinitamente liscia. Già le ruote non sono rigide, già la strada non è liscia, ma poi il telaio di sicuro non è rigido soprattutto su una bici pieghevole con diversi sistemi di snodi!
Inoltre, bisogna conoscere tutte le caratteristiche geometriche del telaio.
Valutare il solo valore di inerzia di una ruota non ha senso, anche perché è ovvio che la maggiore inerzia ce l'abbia la ruota più pesante e con raggio maggiore.
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Quando girellavo in città con la 28", le mani sul manubrio le mettevo praticamente solo per frenare; ai tempi del liceo avevo addirittura sviluppato una tecnica per partire senza mani (appoggiandomi a un marciapiede, ovviamente) e, una volta che mi si era rotto il manubrio e avevo accorciato la parte staccata riducendola alla sola manopola col freno, anche per fermarmi. Ho smesso e ripristinato un manubrio normale dopo che per un paio di volte la manopola "volante" era finita nei raggi della ruota davanti e solo un attimo prima che i vigili urbani di Piacenza mi minacciassero a mano armata...
Con le pieghevoli, l'unica volta che ho provato una Brompton sono riuscito a mettermi le mani in tasca già 10-15 metri dopo essere partito (fra i complimenti di un paio di ragazzini meravigliati a vedere un signore anzianotto come me fare certi numeri), mentre con la Vitesse con le ruote da 20" non ci riesco proprio: appena mollo il manubrio comincia a inclinarsi pericolosamente da una parte o dall'altra.
Devo appurare però che la cosa non dipenda anche dallo sterzo un pelo troppo serrato, perché mi era successa una cosa simile una volta che ho guidato una Guzzi Airone 250 col frenasterzo troppo serrato: per i primi 10 km ho serpeggiato come un ubriaco, poi mi è venuto in mente di allentare il pomellone nero sull'asse dello sterzo e magicamente tutto è rientrato nella norma. C'è da considerare che sterzo di una bici o di una moto è un sistema a stabilità intrinseca: grazie all'avancorsa, infatti, ogni minima rotazione della ruota genera un leggero innalzamento, che la forza di gravità contrasta tendendo a riportare lo sterzo al centro; se però lo sterzo non scorre bene, l'effetto non si manifesta o si manifesta in ritardo e la stabilità va a farsi benedire.
Vittorio
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se però hai la serie sterzo troppo direi che è meglioi allentarla quel tanto che basta.... la rotazione non dovrebbe mai essere ostacolata, in modo da mantenere sempre la massima sensibilità dello sterzo. :)
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Infatti è un controllo che voglio fare alla prima occasione, anche solo pertogliermi il dubbio
Vittorio
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[STAFF: questi contributi vengono da un'altra discussione ]
grazie delle info e buono a sapersi
Jeby che cosa è il "momento giroscopico stabilizzante inferiore"?
non ha effetti sul discorso "pedalare di piu" giusto?
addirittura uno mi ha fatto i complimenti come per dire "tu sei matto e ci vuole gamba per viaggiare con quella" ma, con un punto interrogativo sopra la testa, gli ho risposto che io non mai trovato alcuna differenza tra una bici a ruote grandi e che secondo me era uguale alla B ed è da li che mi è sorto il dubbio non essendomi mai realmente informato
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grazie delle info e buono a sapersi
Jeby che cosa è il "momento giroscopico stabilizzante inferiore"?
non ha effetti sul discorso "pedalare di piu" giusto?
addirittura uno mi ha fatto i complimenti come per dire "tu sei matto e ci vuole gamba per viaggiare con quella" ma, con un punto interrogativo sopra la testa, gli ho risposto che io non mai trovato alcuna differenza tra una bici a ruote grandi e che secondo me era uguale alla B ed è da li che mi è sorto il dubbio non essendomi mai realmente informato
l'effetto giroscopico è un effetto tipico delle masse rotanti attorno ad un asse. Ad esempio una ruota che gira intorno al mozzo. Se si prova a spostare l'asse di rotazione, ad esempio ruotando il manubrio, nasce un momento giroscopico su un terzo asse perpendicolare ai primi due.
Detto in soldoni: l'effetto giroscopico è quello che ti fa stare in equilibrio e che ti fa curvare semplicemente inclinando la bici senza muovere il manubrio (momento di imbardata generato da un moto di rollio) o che ti fa fare meglio la curva a destra se prima inclini a sinistra.
Il momento giroscopico dipende dal momento di inerzia polare della ruota e dalla velocità angolare di rotazione della ruota attorno all'asse e dalla velocità angolare di manovra (esempio: rotazione del manubrio).
Il valore di inerzia polare della ruota dipende linearmente dalla massa e quadraticamente dal raggio, per cui questo valore è molto più basso su una ruota da 16" rispetto ad una da 28.
La velocità angolare della ruota da 16", però, è sicuramente maggiore rispetto a quella da 28" a parità di velocità lineare essendo quest'ultima pari al prodotto di raggio e velocità angolare (semplificando).
Per cui: al dimezzarsi del raggio il momento di inerzia polare si riduce ad 1/4, mentre la velocità angolare raddoppia, per cui l'effetto giroscopico si dimezza al dimezzarsi del raggio. Ma tipicamente anche la massa diminuisce.
Questo significa che la ruota reagisce con minor effetto stabilizzante alle variazioni di angolo di sterzo volute o non volute (vedi imperfezioni del manto stradale).
Questo è il motivo per cui le bici con ruote di piccolo diametro sembrano più "instabili" rispetto a quelle con ruote più grandi. La cosa è ancora peggiorata da geometrie un po' estreme di asse di sterzo e avancorsa, che a causa del poco spazio a disposizione sulle pieghevoli spesso vengono un po' trascurate, e dalla maggiore flessibilità del telaio delle pieghevoli.
Un link con la spiegazione: http://www.dinamoto.it/dinamoto/8_on-line_papers/effetto%20giroscopico/Effettigiroscopici_ita.html
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grazie della delucidazione ;)
interessante
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Ciao
Apro in questa sezione perché non voglio invogliare tentativi da parte di nessuno.
Dopo quasi un anno di pieghevole dovrei aver recuperato l'abitudine a pedalare che avevo un tempo.
Ed allora ho fatto tentativo su strada deserta a procedere senza mani
Ho trovato molta piu' difficoltà di quello che ricordavo senza fare piu' di 10 metri pedalando.
ipotesi
1 vecchiaia. Tempi di correzione più lunghi
2 baricentri. Rispetto a bici che avevo (26") la distanza tra baricentro bici e ciclista aumenta con i 16" che ho in dotazione adesso
3 meccanica. Allineamenti imperfetti manubrio forcella o altre componenti (sella, giunti e snodi con giochi, etc...)
Che ne pensate? Qualcuno riesce a pedalare senza mani con le ruotine?
no emulatori grazie
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io ci ho provato qualche volta (ho una Dahon Vitesse con ruote da 20") ma non c'è stato verso; per contro con la bici a ruote alte (28") ci riesco ancora abbastanza bene, quindi direi che è "colpa" della bici. Per contro una volta sono riuscito ad andare senza mani con una Brompton, che ha le ruote più piccole ma il passo un po' più lungo. E so di non essere stato il solo, evidentemente l'inglesina ha qualche misura caratteristica più favorevole.
Vittorio
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Sì, confermo. Con la 20 è decisamente più difficile.
Comunque, secondo me, meglio non tentare la sorte. qualunque bici si abbia: il manubrio serve (ed ossa e denti pure)! ;)
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La spiegazione del perchè la bici stia in equilibrio è fisica. Più sono grandi le ruote è maggiore è la forza che contrasta lo spostamento dell'asse di rotazione.
Quindi se le ruote sono piccole l'equilibrio è più precario.
Qui è spiegato: https://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_giroscopico
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Tutto giusto. Ma l'effetto giroscopico è si funzione della massa e dal diametro dei corpi rotanti, ma anche dalla velocità angolare di rotazione. Se portate la bici con le ruote piccole a 50 km/h sarà più facile andare senza mani. Occhio però che se cadete il conto dal dentista potrebbe essere assai salato...