Dopo l’analisi dedicata a COME L’EFFETTO GIROSCOPICO DETERMINA LE CARATTERISTICHE DI STABILITA’/AGILITA’ DI UNA BICICLETTA, dove abbiamo imparato a conoscere questo “misterioso” fenomeno fisico, fondamentale per il funzionamento della bicicletta (che senza di lui non sarebbe in grado di stare in equilibrio), possiamo applicare quanto abbiamo imparato per confrontare alcune tipologie di mountain bike

CONFRONTO STABILITA’/AGILITA’ TRA 26″ E 29″

In questi ultimi anni abbiamo sentito dire fino allo sfinimento che le 29” sono più stabili delle 26” (è stato il cavallo di battaglia del marketing, con lo scopo di far apparire obsolete le 26” e indurre alla loro rottamazione), mentre molto più timidamente è stato anche fatto notare come le 26” siano, conseguentemente e inevitabilmente, più agili.

Ciò che però non si fa, come al solito, è “quantificare” queste caratteristiche, ovvero dire a quanto ammontino queste differenze di agilità e stabilità.

Ammettetelo: essendo costretti a stimare “a naso”, vi siete fatti l’idea che le differenze siano circa pari a quelle dei formati ruota, ovvero: diametro ruote 29” maggiore del 10% rispetto alle 26”, quindi differenze di stabilità/agilità pari anch’esse al 10%.

Bene, vedremo qui di seguito come questa deduzione sia errata, e di parecchio.

Anche in questo caso, non vi riporterò formule e calcoli, dato che richiederebbero una conoscenza degli argomenti che la stragrande maggioranza dei lettori non può avere. Cercherò invece di aiutarvi a comprendere i concetti che stanno dietro questi fenomeni fisici.

Cominciamo quindi a vedere quali sono le differenze tra una ruota 26” e una 29”. Fondamentalmente sono due, e riguardano la massa e la dimensione di questi due formati di ruota. Indicativamente, una ruota 29” ha sia massa che dimensione maggiori di circa il 10% rispetto a una 26”. Bisogna però tenere conto che le masse più distanti dall’asse di rotazione hanno una maggiore influenza sul momento d’inerzia, e quindi è come se “pesassero” di più rispetto a quelle più vicine all’asse (poichè il momento d’inerzia è direttamente proporzionale alla distanza dall’asse di rotazione). Ciò significa che dieci grammi sui mozzi incidono molto meno sul momento d’inerzia di quanto non facciano gli stessi dieci grammi sui cerchi o sui copertoni.

Un’altra cosa che incide in modo determinante sulla nostra analisi è quanto abbiamo visto prima a proposito dell’effetto giroscopico agente su una ruota che sterza. Avevamo infatti detto che la ruota non sterza intorno all’asse di sterzo, ma intorno a un asse inclinato in avanti rispetto all’asse di sterzo. Chi ha un minimo di confidenza (o di reminiscenze) coi calcoli vettoriali, non dovrebbe aver problemi a comprendere che quindi la coppia resistente che la ruota oppone alla rotazione ha due componenti (entrambe giacenti sul piano della ruota): una diretta come l’asse sterzo, e l’altra perpendicolare ad esso. Per chi invece non conosce questi argomenti, è sufficiente sapere che, per “colpa” dell’effetto giroscopico, la ruota non si limita a opporre una resistenza alla sterzata pari a quella che opporrebbe se fosse ferma. Infatti, col fatto che sta ruotando, oppone un’ulteriore resistenza, tanto maggiore quanto più alta è la velocità di rotazione.

Passando ai numeri, per evitarvi di arrampicarvi in ragionamenti su temi ostici, vi dico come varia la “resistenza alla sterzata” tra una ruota da 29” e una da 26” considerando due casi che si trovano agli estremi opposti: una sterzata dolce a velocità di 50km/h (situazione tipica di una curva ampia affrontata in una discesa veloce su fondo stradale buono), e una sterzata rapida a 10km/h (come accade scendendo su pietraia).

Nella prima situazione, e in generale in tutti quei casi in cui la sterzata è lenta rispetto alla velocità della bici, la “resistenza alla sterzata” (ovvero la stabilità) di una ruota 29” è superiore di circa il 25% rispetto a quella di una 26”.

Nella seconda situazione (sterzata rapida su pietraia), la “resistenza alla sterzata” della 29” è superiore addirittura del 40% rispetto a quella della 26”.

Come si vede, quindi, la stabilità di una 29” rispetto a una 26” è ben superiore a quel 10% che si poteva supporre. Inoltre, più è bassa la velocità e maggiore è la differenza di stabilità.

Guardando invece le cose dal punto di vista dell’agilità, la situazione si inverte e quella della 26” è ovviamente superiore del 25% sulle curve ampie e veloci, e arriva al 40% quando si pedala a bassa velocità tra ostacoli che costringono a repentini cambi di traiettoria.

I numeri indicati sopra credo non abbiano bisogno d’altro per descrivere quali siano le differenze in termini di stabilità/agilità tra 26” e 29”.

Conseguenza di quanto visto sopra è che nelle discese veloci su fondo stradale buono, dove non occorrono repentini cambi di traiettoria, una 29” è più stabile del 25%, dando maggior sicurezza in particolare a chi non ha grande tecnica di guida. Sullo scassato tecnico, dove invece la bici va guidata alla ricerca continua del miglior passaggio, la 26” dispone di un’agilità superiore del 40%, in grado di far la differenza tra l’avere il controllo della bici o perderlo.

Quanto visto ci suggerisce delle considerazioni relative ad alcune significative modifiche apportate sulle 29”. Una delle più appariscenti è la dimensione del manubrio, notevolmente maggiore rispetto a quello delle 26”. Per l’esattezza, si è passati da circa 60cm a 75cm di lunghezza, con un incremento pari, non a caso, al 25%. La maggior stabilità delle 29” è infatti un vantaggio quando si deve andare dritti, ma quando si deve impostare una curva ad alta velocità (situazione in cui, come abbiamo visto, l’effetto giroscopico oppone resistenza a qualunque inclinazione della ruota, sterzata compresa, tanto maggiore quanto maggiore è la velocità della bici) ci si troverebbe, con un manubrio da 60cm come quelli delle 26”, a dover applicare una forza superiore del 25%. Per ovviare a questo problema ed evitare di sentire il manubrio più “duro”, si è così allungato il manubrio del 25%. Questo aumenta il “braccio della forza”, incrementando del 25% la coppia sterzante e facendo si che la forza da applicare sul manubrio sia la stessa che in una 26”. La sterzata rimarrà comunque più lenta rispetto  a quella di una 26”, dato che il manubrio più largo del 25% costringe, a parità di rotazione, ad avanzare/arretrare del 25% in più le due mani nella sterzata; di conseguenza, la curva andrà impostata con più anticipo.

Naturalmente, la maggior larghezza del manubrio ha costretto a una differente posizione di guida sulle 29”, con le braccia molto più aperte. Le spiegazioni del marketing sono state che questa posizione di guida è stata studiata per questioni ergonomiche, biomeccaniche ecc. (che, incredibilmente, avrebbero richiesto un allungamento del  manubrio proprio del 25%… quando si dice le coincidenze!). La realtà è che a decidere è stato ancora una volta l’effetto giroscopico, che ha “preteso” un manubrio più largo, pena il prendere la tangente alla prima curva veloce. Le altre giustificazioni sono, dal punto di vista scientifico (che è l’unico che conta), ancora una volta delle sciocchezze.

Ma torniamo ancora alla stabilità/agilità, perché anche in questo caso è importante sapere cosa ci si deve aspettare da ciascuna tipologia di mountain bike.

Fintanto che gli urti avvengono contro ostacoli di piccole dimensioni, la forza che tenderebbe a modificare la direzione della ruota anteriore viene efficacemente contrastata della resistenza opposta dalla stessa ruota grazie all’effetto giroscopico. Ciò significa che la ruota anteriore di una 29” si comporterà, complessivamente, in modo più stabile. Quando l’urto però è di entità maggiore, e l’ostacolo non è disposto perpendicolarmente alla traiettoria (se l’ostacolo è perpendicolare, l’urto è assorbito da pneumatico e forcella), ma è inclinato rispetto alla direzione di marcia, la “sberla” che riceve una ruota da 29” è maggiore di quella di una 26”, perché a causa del maggior diametro della ruota sarà maggiore anche il braccio della forza che “spinge” per modificarne la traiettoria a seguito dell’urto (sulle 29” l’urto avviene a una distanza maggiore dall’asse di sterzo, originando una coppia sterzante più elevata; questo è un altro motivo, il più importante, per cui le 29” hanno un manubrio più largo per cercare di contrastare questa maggiore spinta). Parliamo di urti forti, di un ordine di grandezza superiore a quello delle forze dovute all’effetto giroscopico, che quindi in questo caso non possono “proteggere” la ruota anteriore dal cambio di traiettoria. In questo caso, ci si troverà nella situazione di dover riaggiustare repentinamente la traiettoria;  la maggiore agilità della 26”, dovuta al fatto che l’effetto giroscopico oppone una resistenza a recuperare il giusto assetto dell’avantreno inferiore del 25% (e del 40% per basse velocità) rispetto a una 29” , la avvantaggia decisamente. Si tratta in pratica di una situazione in cui ci si aspetterebbe dei vantaggi dalla maggior stabilità delle 29”, ma l’imprevisto (l’urto a forte velocità contro un ostacolo inclinato) fa si che diventi determinante disporre invece di una maggiore agilità.

Quest’ultima puntualizzazione è importante specie per chi dovesse scegliere la 29” perché necessita di una mtb più “facile”. Trattandosi infatti in questo caso di una persona che non dispone di grande tecnica, è bene non vada oltre i limiti propri e della propria mountain bike.

Possiamo a questo punto avviarci alla conclusione della nostra analisi, grazie alla quale siamo entrati in possesso di alcuni dati che ci consentono di quantificare con precisione i concetti altrimenti estremamente vaghi di stabilità e agilità.

Se un neofita che cerca una bici più stabile che gli dia maggior sicurezza, si orienta su una mtb 29”, è bene tenga conto che i fondi stradali adatti alle sue capacità sono quelli facili, perché in caso di urti di una certa entità una 29” è più difficile da “rimettere in traiettoria” rispetto a una mtb più agile. Chi invece, sempre neofita, voglia imparare a “tenere” una mtb, farebbe bene a prendere una 26” o 27”, meglio ancora se con forcella rigida (so che questo potrà apparire un’eresia a coloro che vengono ipnotizzati dalle vetrine piene di fiammanti biammortizzate…), in modo che impari a cavarsela in tutte le situazioni che richiedano capacità di guida (poi potrà passare a una 29” a una fat o a quel che vorrà, ma intanto avrà imparato a cavarsela con la mtb in qualunque situazione, e questo diminuirà enormemente i rischi di perdere il controllo anche nelle situazioni più difficili e impreviste).

 

STABILITA’/AGILITA’ DELLE FAT BIKE

Vale infine la pena applicare quanto visto a una tipologia di mountain bike piuttosto particolare, la fat bike, che inizialmente non ha avuto grande successo (va bene su neve e sabbia, per il resto è fortemente penalizzante), ma che si sta cercando di rilanciare come ebike. Una caratteristica particolarmente marcata nella fat bike è infatti la stabilità, per cui valgono le stesse considerazioni fatte per le 29”, ma in modo ancor più marcato.

In particolare, le ebike-fat vengono proposte a noleggio dalle agenzie/associazioni/guide che vogliono coinvolgere nelle loro escursioni persone con scarsa preparazione fisica e tecnica, associandole a descrizioni del tipo “bicicletta perfetta per persone che non sono biker professionali, offre una guida molto sicura”.

Vale quindi la pena vedere quali sono le caratteristiche del mezzo che si mette in mano a “biker non professionali” (definizione quantomeno ambigua, ma che fondamentalmente comprende tutti coloro che, con una mtb normale, non sarebbero mai in grado di affrontare quegli itinerari proposti).

Vediamo allora quali sono le caratteristiche di stabilità/agilità di una ebike-fat, considerando un modello con cerchi da 26” e un peso complessivo delle ruote doppio rispetto a quello della mtb 26” di confronto.

Procedendo come prima, si ha che la ebike-fat ha, su curve ampie affrontate a velocità di 50km/h, una stabilità pari al 250% di quella di una 26” (e pari al 180% di quella di una 29”). Su pietraia con repentini cambi di traiettoria, la ebike-fat ha una stabilità pari al 300% (quindi tripla!) rispetto a una 26” (e pari al 200%, quindi doppia, rispetto a una 29”).

Si capisce quindi come una ebike-fat offra una notevole resistenza a cambiare traiettoria. Se questo è un vantaggio in termini di stabilità, è ovviamente uno svantaggio di pari entità per quanto riguarda l’agilità (che sarà appena un terzo di quella di una 26”, e la metà di quella di una 29”). Peraltro, in questo caso non si può nemmeno pensare di ovviare parzialmente al problema utilizzando un manubrio più largo. Infatti, se una mtb 29” con manubrio da 75cm ha un’agilità doppia della fat, ci vorrebbe un manubrio lungo un metro e mezzo per compensare la maggior resistenza alla sterzata di una fat ebike. Soluzione chiaramente impossibile!

Quali sono quindi le conseguenze nella guida di una ebike-fat? Non potendo intervenire aumentando ulteriormente la larghezza del manubrio, la conseguenza sarà che, a parità di forza applicata sul manubrio, la sterzata sarà più lenta.

Sulle curve ampie affrontate a velocità abbastanza alte, è pertanto importante impostare la curva con un buon anticipo rispetto a quanto si fa con una 26” (ma anche con una 29”), ed inoltre la traiettoria dovrà essere precisa, perché la scarsa agilità di questi mezzi rende difficili le correzioni di traiettoria.

Su pietraia con rapidi e imprevedibili cambi di traiettoria, fintanto che gli ostacoli si trovano ortogonali alla direzione di marcia, la fat ebike ci passa sopra come una schiacciasassi consentendo una guida molto più facile rispetto a una 26” (rispetto alla quale, su questo terreno, ha come detto una stabilità tripla). Se però l’urto è tale che la forza che ne deriva è di ordine di grandezza superiore rispetto alla resistenza dovuta all’effetto giroscopico (come la classica botta contro un sasso posto in posizione “qualunque”), la ruota anteriore subirà un repentino cambio di traiettoria. La scarsa agilità dell’ebike-fat (che, ricordiamolo, è pari a un terzo di una 26”) determinerà un tempo circa triplo per riaggiustare la traiettoria rispetto a una 26”. Una enormità, col rischio concreto di perdere il controllo del mezzo.

Ho ritenuto opportuno fornire questi ulteriori dati perché ho potuto verificare, dalle reazioni seguite all’articolo in cui sono state quantificate le effettive capacità “atletiche” di un ebiker, che questi tendono a sovrastimarsi e, cosa sicuramente più grave, anche molte guide di ebike (le cui qualifiche ultimamente spuntano come funghi) non hanno la minima idea delle effettive capacità atletiche delle persone che accompagnano (e del resto, con un corso di un paio di giorni che li “promuove” a guide o accompagnatori, è impossibile acquisire quell’enorme bagaglio di conoscenze e competenze che una persona in grado di assumersi la responsabilità di fare da guida DEVE possedere).

Con quest’ultima breve analisi, spero di aver fornito un contributo utile per chi utilizza una 26” (o 27”), una 29”, o una fat ebike, e anche (e forse soprattutto) per chi fa da guida. So bene che questi argomenti sono “scivolosissimi”, perché smentiscono alcuni “dogmi” su cui si basa un intero sistema di attività imprenditoriali che legittimamente guadagnano grazie alla bicicletta; attività che spaziano dai grandi produttori e dai negozi online con vendite in tutto il mondo, fino alle piccole associazioni escursionistiche e al rivenditore sotto casa. Il problema nasce quando qualcuno di loro, nonostante in questo periodo il mercato della bici “tiri” parecchio, cerchi per ingordigia o per incompetenza di incrementare ulteriormente i guadagni con delle “forzature” poco serie (e oneste). Purtroppo non aiuta a far chiarezza tutto il sistema dei “nuovi media”, a cominciare dai forum, che si prestano a fare da grancassa ad autentiche sciocchezze, facendole diventare “verità” a furia di ripeterle.  Chiaramente, in una situazione come questa, l’unica cosa che posso fare è dimostrare dal punto di vista scientifico ogni mia affermazione. Ciascuno poi è libero di scegliere se approfittare per imparare qualcosa di nuovo, peraltro “aggratis”, oppure ignorare ciò che dice la Fisica. In questo secondo caso, però, non si risenta se le leggi della Fisica e del buonsenso dicono in termini oggettivi che fare da guida con pesanti lacune è da irresponsabili, e lanciarsi in improbabili “recensioni tecniche” senza averne le competenze è da cialtroni. Per quanto mi riguarda, io faccio semplicemente il mio mestiere, che contempla anche mettere a disposizione di tutti quelle quattro cose che so. Tutto il resto non può e non deve interessarmi.

Chiusa la parentesi sulle ebike-fat, possiamo concludere anche questa nuova analisi dedicata al “diabolico” effetto giroscopico. Abbiamo scoperto che l’influenza del formato-ruota su stabilità/agilità di una mountain bike è ben più alta di quanto “a naso” si tenda a pensare. Vi ritrovate adesso dei numeri, molto significativi, che vi saranno sicuramente d’aiuto sia nella scelta della mountain bike più adatta alle vostre esigenze, capacità tecniche e stile di guida, sia anche per ottenere il meglio dalla vostra mountain bike. Fatene buon uso!

Non mi resta quindi che augurarvi “buona bici” a tutti, in attesa della prossima analisi tecnica

Stefano Tuveri

(ingegnere e progettista/collaudatore meccanico)

 

POST SCRIPTUM IMPORTANTE: la prevedibile obiezione ai risultati di quest’analisi è: “si, ma guarda che sui nuovi modelli son stati modificati il rake, l’angolo di sterzo e altri parametri dell’avantreno”. Bene, questi parametri su cui, in particolare sulle 29”, si continua a fare dei piccoli aggiustamenti (perché, come detto, l’intervallo entro cui ci si può muovere è strettissimo), non servono a variare agilità/stabilità del mezzo, ma a evitare che sia inguidabile o, detto brutalmente, che in curva si rovesci verso l’esterno a causa dell’effetto giroscopico. In pratica, ottimizzare la geometria dell’avantreno serve a far si che le differenze tra 26” (ottimizzate già trent’anni fa) e 29” (ancora necessitanti di migliorie, a giudicare dalle modifiche che vengono annunciate a ogni nuovo catalogo) si limitino a quei 25%-40% di stabilità/agilità visti prima. Non per niente agli albori delle 29”, quando quelle geometrie dovevano ancora essere ottimizzate, la sensazione che davano quelle nuove bici coi ruotoni era che andassero solo dritte e sullo stretto fossero poco guidabili (e non era un problema di agilità/stabilità, ma di geometrie inadeguate, che andavano ottimizzate per l’effetto giroscopico delle ruote da 29″, ben diverso da quello delle 26″, pena l’inguidabilità)

ALTRA PUNTUALIZZAZIONE SEMISERIA: un qualunque ingegnere con una buona preparazione sarebbe in grado, con un paio di mesi di lavoro, di studiare e mettere a punto le geometrie di una bicicletta anche se dovesse partire da zero (ovvero come se ne fosse lui l’inventore). Poichè il mezzo è invece stato inventato ben oltre un secolo fa, e i suoi comportamenti dinamici sono stati abbondantemente studiati sia sulla carta che con test sperimentali, credetemi che per un addetto ai lavori suona tra il grottesco e il surreale pensare a questi staff di ingegneri che, da un anno all’altro, lavorano alacremente per dodici mesi per “regalarci”, all’uscita del nuovo catalogo, rivoluzionarie innovazioni ottenute aumentando di 3 millimetri l’avancorsa o il carro posteriore. Giusto per capirci, le “innovazioni” delle geometrie delle mtb proposte negli ultimi vent’anni dai millemila staff tecnici dei produttori di biciclette, le avrebbe potute progettare un qualunque ingegnere di medie capacità in non più di 3-4 mesi di lavoro, collaudi compresi. Chiaramente proponendole non come “invenzioni rivoluzionarie”, ma come differenti settaggi che possono essere utilizzati su una bicicletta a seconda delle caratteristiche che le si vogliono dare.

La domanda quindi è: ma davvero c’è anche una sola persona che possa credere che per apportare le “rivoluzionarie modifiche geometriche” sulle biciclette, e in particolare sulle mountain bike, siano stati necessari vent’anni di lavoro delle migliori menti ingegneristiche del pianeta?