PRIMA PARTE: LE CURVE CARATTERISTICHE DEL “MOTORE”, LA PEDALATA “IN AGILITA’” E LA PEDALATA “DI FORZA”
Chi pratica il ciclismo su strada, probabilmente guarda con una certa meraviglia la moltitudine di tipologie di trasmissione con cui il mondo della mountain bike ha a che fare da qualche anno a questa parte. Infatti, se il mondo delle bici da strada è decisamente tradizionalista, legato a regolamenti piuttosto rigidi che lasciano poco spazio a “rivoluzionarie innovazioni”, nella mountain bike è un continuo proliferare di colpi di genio che, dall’oggi al domani, vorrebbero rendere superate quelle che, solo il giorno prima, erano state annunciate come invenzioni altrettanto rivoluzionarie…
Tuttavia, dato che i principi della meccanica non variano con la stessa cadenza dei cataloghi di mountain bike, lo scopo di questo articolo è spiegare come affrontare in modo scientifico (cioè corretto) il dimensionamento della trasmissione della nostra mountain bike, prescindendo da slogan e rivoluzioni a cadenza settimanale.
Vedremo quindi come scegliere i componenti della trasmissione della nostra mtb in base a quelle che sono le nostre caratteristiche (come il nostro peso, la potenza che siamo in grado di sviluppare, la nostra frequenza cardiaca di soglia, la nostra capacità aerobica e così via) e le nostre esigenze (la trasmissione di cui abbiamo bisogno sarà diversa se utilizziamo frequentemente la mtb su rampe al 15-20% con fondo scassato, oppure se ci limitiamo a pedalare su sterrate della forestale con fondo buono e pendenze limitate).
Nella serie di articoli dedicati al “motore” della bici (che è il ciclista che ci pedala sopra), abbiamo analizzato il modo in cui funziona, seguendo le stesse leggi della fisica e della meccanica cui è soggetto qualunque motore, che funzioni a benzina, a carbone… o a pasta al forno!
In quegli articoli avevo spiegato come si può comprendere, e allo stesso tempo prevedere, il comportamento di un ciclista quando sono note le curve caratteristiche del suo “motore”. Nelle curve caratteristiche è possibile “leggere” ad esempio, a parità di intensità dello sforzo (quella che empiricamente, in ambito medico-sportivo, viene valutata con la “sensazione di fatica”), quale sarà la potenza erogata al variare del rapporto di trasmissione utilizzato (e quindi si è in grado di scegliere esattamente il rapporto ideale per massimizzare l’efficienza). Grazie alle curve caratteristiche, ancora, è possibile dimensionare la trasmissione della nostra bici, in funzione della potenza che siamo in grado di erogare. Pertanto, se ad esempio vogliamo una mtb con cui andare su salite al 20%, la doteremo di un rapporto che, in quella situazione, ci permetterà di salire ottimizzando la nostra efficienza (ottenendo così la massima velocità).
Poiché le spiegazioni teoriche relative a questi temi sono già state affrontate, in questo articolo non le ripeteremo (anche perché, in tutta sincerità, non sono facilmente comprensibili da chi non abbia delle conoscenze specifiche in materia e abbia studiato questi temi), ma ci divertiremo a studiare insieme alcune trasmissioni, cucite su misura per alcuni biker presi a modello. In questo modo la trattazione risulterà leggera, tutto sommato divertente e, spero, anche utile.
Vale la pena sottolineare, come fatto anche negli articoli precedenti, che i miei studi sul comportamento del “motore della bicicletta”, oltre ad avere come basi i principi della meccanica, hanno attinto dall’ambito della medicina sportiva e delle scienze motorie, esaminando tutti i risultati e/o parametri ottenuti dagli studi in quei settori (indispensabili, oltre che interessantissimi, per comprendere il comportamento dei muscoli al variare dello stato di sforzo, il comportamento dell’organismo in condizioni aerobiche o anaerobiche, la determinazione della frequenza cardiaca di soglia, e tutti gli altri temi che entrano in gioco in questo studio da me effettuato). Sono sempre stato convinto, e lo sono ancor di più al termine di questo lavoro, che meccanica e medicina dovrebbero collaborare di più, perché spesso sembrano lavorare come separate in compartimenti stagni, mentre invece l’unione delle rispettive competenze consente di ottenere risultati davvero importanti, con una validità scientifica assoluta, e impensabili se si lavora separati.
Partiamo allora dal presupposto che mi piacerebbe poter essere d’aiuto soprattutto a chi ha ancora poca esperienza nell’ambito del ciclismo (che purtroppo è la preda preferita degli “scienziati da banco” che, dopo averlo indottrinato coi magici principi della “fisica-discount”, approfittano per vendergli qualunque idiozia spacciandola per meraviglia), e cominciamo col dimensionare la trasmissione proprio per un biker che abbia cominciato da poco a fare escursioni (oppure che esca in mtb giusto la domenica, per cui le sue condizioni di forma si mantengono su livelli medio-bassi)
Consideriamo allora un biker di statura media (1.70-1.75); supponendo che abbia qualche chilo in più (essendo agli inizi), possiamo ipotizzare che pesi 75-78kg.
Supponiamo poi che abbia una bici non proprio leggerissima, ad esempio da 13kg, e che tra abbigliamento, acqua, cibo e attrezzi, si porti dietro ulteriori 3-4kg. In totale quindi bici+biker peseranno circa 90kg (evitiamo di utilizzare dati precisi al grammo, perché è sufficiente svuotare una borraccia o passare dall’abbigliamenti invernale a quello estivo per variare il peso di almeno 1kg).
Andiamo poi a vedere quanta potenza è in grado di erogare questo biker. Per ricavare un valore che abbia valenza scientifica e sia utilizzabile per i nostri calcoli, andiamo a vedere qual è la velocità media che tiene in una classica uscita d’allenamento da 1h30’-2h, su percorso pianeggiante e con fondo stradale asfaltato (oppure sterrato molto regolare). Consideriamo un percorso pianeggiante poiché ci consente di rilevare dei valori oggettivi, cosa non possibile su un percorso con saliscendi più o meno marcati (perché dovremmo allora considerare le velocità medie su ciascun tratto di salita e poi di discesa, con pendenza e lunghezza da conoscere con precisione, e poi studiare il tutto; è evidente che questi dati sarebbero molto più complicati da rilevare).
In un’uscita in mtb come questa, il nostro organismo imposta, inconsciamente (ma è più giusto dire “istintivamente”) la sua velocità di crociera in modo da “salvare la gamba”. Pertanto, non spinge come in una breve crono in cui si eroga la potenza massima (ovvero quella che corrisponde alla soglia anaerobica, oltre la quale comincia la produzione di acido lattico e l’efficienza muscolare cala rapidamente), ma si tiene a circa il 70% della massima potenza che è in grado di erogare, perché “lavorando” con quest’intensità è in grado di tenere quel passo per un paio d’ore (il numero di ore per le quali si è in grado di pedalare con quest’intensità, dipende dal livello d’allenamento del ciclista).
LA PEDALATA “IN AGILITA’” E LA PEDALATA “DI FORZA”
Prima di analizzare il comportamento del nostro biker, ricordiamo una cosa importante già vista negli articoli precedenti: ci sono due “modalità” principali in cui si può pedalare, ovvero quella “in agilità” e quella “di forza” (e tra esse ci sono chiaramente tutte le modalità di pedalata intermedie).
La pedalata “in agilità” è quella che consente, a parità di intensità dello sforzo, di erogare la massima potenza possibile. A essa corrisponde una frequenza di pedalata abbastanza elevata (per fare un esempio, un biker di circa 70kg che viaggi a 30km/h in piano, se vuole pedalare “in agilità” deve avere una frequenza di circa 95 pedalate/minuto).
La pedalata “di forza” è quella che consente, a parità di potenza erogata, di pedalare in condizioni di massimo rendimento e quindi, a parità di velocità, si consumeranno meno energie (e questo è un vantaggio). A essa corrisponde una frequenza di pedalata relativamente bassa (considerando come prima il biker che viaggi a 30km/h in piano, pedalando “di forza” deve tenere una frequenza di circa 70 pedalate/minuto). Rispetto alla pedalata “in agilità”, tuttavia, per erogare la stessa potenza (e quindi viaggiare alla stessa velocità), il nostro “motore” funziona a un’intensità superiore (e questo è uno svantaggio, perché all’aumentare dell’intensità diminuisce il tempo in cui il “motore” è in grado di funzionare in tale condizione).
Quindi, rispetto alla pedalata “in agilità”, quella “di forza” ci fa consumare il 13,5% di energie in meno (vantaggio) ma aumenta del 13,5% l’intensità dello sforzo (svantaggio).
Per chi fa agonismo, o cerca di massimizzare la propria prestazione, ci sono situazioni in cui è importante poter erogare la potenza massima, ovvero quella che corrisponde alla soglia anaerobica (soglia oltre la quale non è possibile aumentare ulteriormente la potenza, perché si finisce nel campo anaerobico, con formazione di acido lattico e rapido logorio dei muscoli). Questo accade ad esempio nelle crono o nelle salite in cui si vuole spingere al massimo. In questi casi, è importante pedalare “di forza” perché, come abbiamo visto prima, il rendimento aumenta del 13,5%, e quindi aumenta del 13,5% anche la potenza massima erogabile che mi permette di restare sotto la soglia anaerobica.
Quando invece si vuole “salvare la gamba”, è opportuno pedalare con l’intensità minore possibile, e quindi si deve pedalare “in agilità”.
DESCRIZIONE DEL DIAGRAMMA DELLE CURVE CARATTERISTICHE
L’area tracciata in giallo individua la “zona” delle curve in cui si deve pedalare per ottimizzare la potenza erogata. Il lato verticale sinistro del rettangolo giallo interseca le curve del rendimento (verde), della potenza (arancione) e della frequenza di pedalata (azzurra) nei punti corrispondenti al funzionamento a potenza massima (per pedalare “in agilità”); il lato verticale destro interseca le stesse curve nei punti corrispondenti al funzionamento a rendimento massimo (per pedalare “di forza”). L’area compresa tra queste due verticali, tratteggiata in giallo, individua il campo entro cui il “motore” deve lavorare. Invece, il funzionamento a sinistra del rettangolo (corrispondente a frequenze di pedalata troppo elevate) e quello a destra (corrispondente a frequenze di pedalata troppo basse) sono da evitare assolutamente, perchè a esse corrisponde, a parità di potenza erogata, un crollo del rendimento e un forte aumento dell’intensità dello sforzo (che avrebbero come conseguenza un aumento delle energie consumate e un maggiore logorio della muscolatura, riducendo la durata dell’intervallo di tempo in cui noi siamo in grado di pedalare con quell’erogazione di potenza).
RIASSUMIAMO TUTTO QUANTO VISTO, IN QUELLA CHE E’ LA REGOLA DELLE REGOLE PER LE TRASMISSIONI, OVVERO:
NON SI DEVE PEDALARE AL DI FUORI DEL RETTANGOLO EVIDENZIATO NEL DIAGRAMMA, ALTRIMENTI SI INCORRE NELLA SITUAZIONE, ESTREMAMENTE NEGATIVA, DI ANDARE PIU’ PIANO STANCANDOSI, PARADOSSALMENTE, DI PIU’.
LA TRASMISSIONE VA QUINDI DIMENSIONATA PERFETTAMENTE, SCEGLIENDO I RAPPORTI IN MODO DA CONSENTIRE AL BIKER DI PEDALARE STANDO SEMPRE TRA LA CONDIZIONE DI POTENZA MASSIMA E QUELLA DI RENDIMENTO MASSIMO
Bene, fatte queste considerazioni, fondamentali per capire come va dimensionata la trasmissione della bici, la prossima volta torneremo al nostro biker, e vedremo di studiare la trasmissione ottimale per la sua mountain bike, in modo che possa sfruttare al meglio la potenza che è in grado di erogare.
A prestissimo!
Stefano Tuveri
BI(KE)PLANI - In volo tra Sardegna e resto del mondo conosciuto (e non) 