Diciamo la verità, a leggerla così questa sembrerebbe una provocatoria domanda retorica, tanto siamo ormai abituati a sentir dire che le 29” vanno meglio sullo sconnesso delle 26”/27”, al punto che, a furia di esser ripetuta, quest’affermazione è diventata un dogma. La troviamo infatti sistematicamente citata come “elemento di superiorità” in qualunque confronto tra 26”/27” e 29”. Ma è davvero così?

La motivazione che viene addotta è che “per l’effetto scala, uno stesso ostacolo appare più piccolo rispetto a una ruota più grande”. Ma ha scientificamente (e praticamente) senso una simile affermazione? Sarebbe un po’ come dire che, per una persona alta due metri, è meno faticoso fare una medesima scala rispetto a una alta un metro e sessanta.

L’altra “prova” sarebbe il fatto che, urtando l’ostacolo, l’angolo d’attacco della ruota da 29” è più piccolo rispetto a quello della ruota da 26”. Questo fatto è oggettivamente vero, ma… e quindi? Siamo certi che questo determini un vantaggio per le ruote grandi?

In questo breve articolo vedremo di “dare i numeri”, contrapponendo agli slogan da marketing le leggi della meccanica. Confronteremo tra loro i formati 26” e 29”, tenendo conto che le 27”, a meno di differenze minime e trascurabili, hanno un comportamento simile alle 26” (dato  che le rispettive ruote differiscono di appena 12mm di raggio).

Ci è d’aiuto l’immagine qui di seguito, in cui si vede una cosa fondamentale, ovvero: a parità di altezza dell’ostacolo, quando la ruota vi impatta, la distanza tra il bordo dell’ostacolo e l’asse verticale della ruota è tanto maggiore quanto maggiore è il diametro della ruota.

Questa prima osservazione è molto importante perché ci consente, anche intuitivamente, di “smontare” la storia del dogmatico “effetto scala”, mostrandoci come la situazione sia differente ed entrino in gioco altri fattori (che, come vedremo in seguito, modificano radicalmente i termini della “questione”).

Vediamo allora di affrontare questo interessantissimo argomento considerando i due aspetti fondamentali che lo riguardano, ovvero:

–  l’energia che viene perduta a causa dell’urto, e quindi la conseguente riduzione della velocità

– il controllo del mezzo, determinato dalle sue caratteristiche di stabilità/agilità

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ENERGIA PERDUTA A CAUSA DELL’URTO E CONSEGUENTE RALLENTAMENTO

Sempre con l’aiuto dell’immagine vista sopra, impostiamo il criterio corretto per calcolare l’energia “spesa” da una ruota per superare un ostacolo. Il formato ruota che “consumerà” meno energia cinetica, sarà anche quello che verrà rallentato meno nel superamento dell’ostacolo.

Vediamo allora di esaminare un caso pratico di riferimento, considerando una situazione di un certo impegno. Supponiamo pertanto di percorrere un fondo stradale scassato, con rocce affioranti di altezza 30-50mm, e in particolare consideriamo il superamento di una roccia alta 40mm.

Inoltre, ipotizziamo che il peso del biker sia 70kg, quello della mtb 26” 10kg, e quello della mtb 29” 11kg (dato che una 29” pesa di norma circa il 10% in più rispetto a una 26”/27” di pari qualità).

Con la ruota 29”, l’ostacolo verrà impattato a una distanza di 164,9mm dall’asse verticale della ruota.

La ruota 26” invece impatterà a una distanza di 157,5mm dall’asse, inferiore del 4,5% rispetto a quella relativa alla 29”.

Calcoliamo allora innanzitutto l’energia necessaria per sollevare la ruota di 40mm e portarla sopra l’ostacolo. La sua determinazione è estremamente semplice, essendo espressa dalla formula E_ostacolo=P_eso-ant.*h_ostacolo . Se consideriamo la ruota anteriore, il peso che grava su di essa supponiamo sia pari al 45% del peso totale di bici+biker (ovvero 36kg per la 26” e 36,45kg per la 29”).

Possiamo quindi ricavare i valori dell’energia utilizzata dalle due tipologie di ruote per salire sull’ostacolo:

– per la 26”: E=14,131Joule

– per la 29”: E=14,303Joule

Come si vede, la 26” richiede un’energia minore, e quantificando percentualmente questa differenza abbiamo che è pari all’1,2% (ma va precisato che si tratta di un’inezia percentualmente insignificante, dato che l’energia cinetica complessivamente posseduta da bici+biker a 15km/h è pari a circa 700Joule).

Del resto, per chi ha un minimo di nozioni di Fisica e ha chiari i suoi principi, era scontato giungere a questo risultato, determinato dal fatto che le 26” sono, a parità di livello qualitativo della mountain bike, più leggere delle 29”.

Le energie in gioco che abbiamo appena visto sono quelle che verrebbero scambiate se l’urto fosse perfettamente elastico (è quello che, nella trattazione scolastica, viene rappresentato col classico urto tra due boccette da biliardo). Nel nostro caso, però, la situazione è più complessa, in quanto a causa dell’urto la gomma si comprime (e anche la forcella ammortizzata, laddove presente). Questa compressione comporta l’assorbimento di una parte dell’energia cinetica posseduta dalla bici, e questa diminuzione di energia cinetica genera un rallentamento. Dell’energia assorbita ne viene restituita solo una parte quando lo pneumatico e la forcella si riespandono, e poiché ciò accade solo dopo che la ruota è salita sull’ostacolo (generando un moto in direzione verticale, e quindi inutile per il moto orizzontale della bicicletta), l’energia assorbita va considerata interamente perduta. Tra l’altro, per quanto visto, è fondamentale adottare una corretta pressione delle gomme e una corretta taratura della forcella, per evitare, nel caso di pressioni troppo elevate,  che l’energia restituita nella fase di espansione faccia letteralmente rimbalzare la ruota sopra l’ostacolo, con conseguente perdita di aderenza e difficoltà di controllo dell’avantreno. Per pressioni troppo basse, invece, il rischio è quello di pizzicare squarciando camera d’aria e/o copertone. Quest’argomento, particolarmente affascinante e complesso, merita un articolo a parte che gli dedicheremo in futuro, e poiché esula dallo scopo di quest’analisi non lo approfondiamo oltre.

Vediamo invece a quanto ammonta l’energia cinetica assorbita dalla compressione del pneumatico (ed eventualmete della forcella), e quindi perduta:

Per la 26”: E=45,569Joule

Per la 29”: E=46,149Joule

Questi dati ci dicono che la 26” assorbe una quantità di energia inferiore di circa l’1,2% rispetto alla 29”. Questa differenza è pari esattamente alla differenza percentuale di peso tra bici+biker coi due diversi formati bici. Significa che, se le bici avessero peso identico, l’energia assorbita sarebbe stata anch’essa identica, indipendentemente dal formato ruota.

Quest’ultimo dato rilevato è di fondamentale importanza, in quanto fa cadere il “dogma” secondo cui le 29” “consumerebbero” meno energia cinetica nel superamento di un ostacolo, e quindi rallenterebbero di meno.

Ciò che accade durante la compressione e la successiva espansione della gomma e della forcella, comprende diverse azioni dinamiche piuttosto complesse sia da spiegare che da rappresentare attraverso un modello matematico. Tutte queste complessità però lasciatele a noi addetti ai lavori, che masochisticamente riusciamo a divertirci con queste cose.

Per voi invece è importante focalizzare l’attenzione su un concetto molto semplice, ovvero: l’energia assorbita con la compressione di pneumatico e forcella, man mano che la ruota sale sull’ostacolo, è la stessa per 26” e 29” (salvo, come visto, le differenze dovute al diverso peso) perché, se è vero che l’angolo d’impatto per la prima è maggiore del 4,5% (e quindi è maggiore del 4,5% la forza scaricata dalla ruota sull’ostacolo, il che potrebbe far pensare che l’energia assorbita da ruota+forcella sia maggiore), è anche vero che per la 29”, come visto in precedenza, la “rampa” per salire sull’ostacolo è più lunga, ancora del 4,5% (quindi lo scambio energetico avviene per un tempo più lungo del 4,5% compensando, salvo frazioni millesimali insignificanti, la minor forza scaricata sull’ostacolo).

Ci chiediamo allora da dove nasca la diversa sensazione che restituiscono questi due formati di mtb quando impattano contro un ostacolo. Con una 29”, infatti, si percepisce una “sberla” più attenuata che con una 26”.

Il motivo è facilmente spiegabile, e a questo punto del discorso forse l’avete già intuito.

Dalla figura, si vede come nel momento in cui comincia la salita sull’ostacolo, la 26” deve affrontare una salita più ripida (che via via si attenua per poi azzerarsi una volta saliti in cima all’ostacolo), rispetto a una 29”. Nello specifico, per un ostacolo alto 40mm, la 26”inizia a salire con una pendenza di 28,5°, superiore del 4,5% rispetto a quella della 29” (che è pari a 27,25°)  ma la lunghezza della “rampa” è più corta, ancora del 4,5%, rispetto a quella delle 29” (e quindi, la maggior pendenza è energeticamente compensata dalla minor lunghezza).

Il fatto però che la 26”, nell’urto, deceleri in uno spazio più corto del 4,5% rispetto a quello in cui decelera la 29”, fa si che chi guida “senta” questo rallentamento più rapido (per quanto la differenza sia minima: il 4,5% equivale a meno di un ventesimo di differenza), e questo è ciò su cui si è giocato per creare l’equivoco. Oddio, equivoco “pilotato”, dato che è un’informazione errata confezionata ad arte, per attribuire alle 29” una superiorità INESISTENTE!!.

Bene, a questo punto possiamo concludere il discorso e “dare i numeri”, ovvero: di quanto rallenteremo a seguito dell’urto con un ostacolo?

Le velocità delle due mtb, inizialmente di 15km/h, una volta superato l’ostacolo con entrambe le ruote saranno pari a:

per la 26”: 13,659km/h

per la 29”: 13,663km/h

Le velocità, al netto di 4 millesimi di km/h di differenza, sono quindi IDENTICHE! Ovvero, è identico il rallentamento provocato dall’urto con l’ostacolo. Quest’ultimo risultato contiene quindi una prima risposta alla domanda del titolo, ovvero:

LE 26” e le 29” VENGONO RALLENTATE DAGLI OSTACOLI ALLO STESSO IDENTICO MODO!!!

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Una volta ottenuto questo primo risultato passiamo ad analizzare la seconda parte del problema, ovvero:

IL CONTROLLO DELLA MTB GRAZIE ALLE SUE CARATTERISTICHE DI STABILITA’/AGILITA’

La prima parte della nostra analisi ci ha dimostrato come, dal punto di vista energetico, non ci sono differenze tra 26”/27” e 29” nel superamento di un ostacolo. C’è però un altro aspetto da considerare, ovvero la difficoltà di controllare la mountain bike su un fondo stradale con ostacoli quali pietre o rocce affioranti, radici, solchi scavati dall’acqua ecc.. Anche in questo caso, l’attuale politica commerciale che mira a promuovere i “ruotoni”, enfatizza le caratteristiche di maggior stabilità delle 29”, per cui un altro “dogma” entrato nelle convinzioni diffuse è: “le 29” sono più stabili, e quindi consentono di andare più veloci sullo sconnesso”. Che le 29” siano più stabili è un fatto oggettivo, come avevamo visto in questa analisi dedicata a come l’effetto giroscopico determina le caratteristiche di stabilità/agilità di una mtb, ma è giusto dedurre acriticamente da questa loro caratteristica il fatto che permetterebbero quindi un miglior controllo del mezzo e, di conseguenza, una maggiore velocità?

Il primo dubbio che ci viene è se, oltre alla stabilità, non dia dei vantaggi anche la maggiore agilità delle “ruote piccole” quando ci si deve muovere su un fondo stradale disseminato di ostacoli.

Come sappiamo bene, questo discorso degenera normalmente in scontri tra le tifoserie di “ruote grandi” vs “ruote piccole”, con gli slogan del marketing che risolvono la diatriba con l’affermazione “le 29” sono più veloci mentre le 26”/27” sono più divertenti”.

Ma è davvero questa la verità? C’è una sola strada che può condurci a una risposta oggettiva: calcolare esattamente queste differenze di stabilità/agilità, vedere cosa comportano in termini di deviazione dalla traiettoria a causa di un urto, determinare i tempi necessari per recuperare la traiettoria corretta, e solo a quel punto valutare quale formato ruota si disimpegna meglio tra gli ostacoli.

Consideriamo allora cosa accade impattando ostacoli di difficoltà crescente. Il livello di difficoltà, in questo caso, è dato dall’inclinazione che ha lo spigolo d’impatto rispetto alla traiettoria di marcia.

La situazione più semplice quindi è quella con ostacolo disposto trasversalmente rispetto alla direzione di marcia (ovvero con un angolo che non superi i 7-8° rispetto alla perpendicolare alla traiettoria). In questo caso, l’impatto non provoca nessuna deviazione significativa rispetto alla direzione di marcia. Ci troviamo quindi nelle condizioni analizzate nella prima parte, con 26”/27” e 29” che subiscono un rallentamento assolutamente identico. Una situazione come questa la si trova di norma nei circuiti di xc, in cui i gradini di roccia delle rampe in discesa vengono scelti in modo da consentire traiettorie che impattino ortogonalmente coi loro spigoli. Posto quindi che l’affrontarli richiede abilità tecnica e capacità di “muoversi in sella”, non c’è alcuna differenza tra ruote di diverso diametro in termini di difficoltà.

Quando l’angolo d’impatto contro l’ostacolo è maggiore (ovvero fino a 40-45°), entrano in gioco invece delle azioni che sterzano la ruota, e qui le differenze tra ruote piccole e ruote grandi sono di entità non trascurabile, per cui le calcoliamo.

Come abbiamo detto più volte, le ruote delle 29”, a causa dell’effetto giroscopico, oppongono una maggiore resistenza a modificare la propria traiettoria rispetto a quelle delle 26”/27”. Questo significa che, a seguito di un impatto  contro un ostacolo inclinato, la “sterzata” che subisce una 29” è inferiore di quella che subisce una 26”. Detta così però è un’affermazione che non ci è di grande aiuto, per cui vediamo di quantificare a quanto ammonta questa differenza.

Partiamo allora da un dato di fatto, considerando le due situazioni diametralmente opposte, ovvero: ad alte velocità e per sterzate graduali, la resistenza alla sterzata di una 29” è superiore del 25% rispetto a quella di una 26”; a basse velocità e per sterzate rapide la resistenza opposta da una 29” è superiore del 40% rispetto a quella di una 26”. Per le situazioni intermedie tra questi due estremi, la resistenza alla sterzata differirà di valori compresi tra il 25 e il 40%.

Su questa base, passiamo allora a calcolare di quanto differisca la sterzata a seguito di un urto, per ruote di differente diametro:

– ad alte velocità, la ruota da 29” viene sterzata del 9,3% in meno rispetto a una 26”. Questo significa che, se la 26” urtando un ostacolo inclinato devia dalla traiettoria di 10°, la 29” a parità di urto devia di 9,07°

– a basse velocità, la ruota da 29” sterza in seguito all’urto del 12,8% in meno. Pertanto, se la 26” devia di 10°, la 29” devia di 8,72°

Quanto visto è però solo la prima parte del fenomeno, perché entrambe le bici, una volta indotte a sterzare a causa dell’urto, andranno rimesse in traiettoria, e in questo caso  è fondamentale che questo accada nel minor tempo possibile per evitare di perdere il controllo del  mezzo. Per quanto riguarda la capacità di recuperare la traiettoria, la situazione si inverte rispetto a quanto appena visto. In questo caso infatti la maggiore agilità delle 26” è un vantaggio, in quanto consente di recuperare più rapidamente il corretto assetto.

Come fatto prima, calcoliamo quali sono le differenze dei tempi necessari ai due formati di mtb per recuperare la traiettoria:

– ad alte velocità, la 26” impiega il 5% di tempo in meno rispetto alla 29”, per rimettersi in traiettoria

– a basse velocità, la 26” ritrova il corretto assetto in un tempo inferiore dell’8,9% rispetto alla 29”

Quanto visto ci mostra quindi come, nell’urto contro un ostacolo disposto inclinato rispetto alla traiettoria, le differenze tra 26” e 29” siano innanzitutto contenute. La 29” tiene meglio la traiettoria, ma la 26” è più rapida a riprendere l’assetto corretto (e quindi complessivamente, in seguito a un urto, viaggia per un tratto più breve fuori traiettoria).

Se calcoliamo lo scostamento laterale dalla traiettoria, che è ciò che ci interessa (dato che quantifica quanto l’urto ci porti “fuori strada”), si ricava che il valore è pressochè identico per 26” e 29” (varia dell’1 per 1000 a favore delle 26”, ovvero niente). Questo significa che i due formati di bici, in seguito a un urto con un ostacolo inclinato, subiscono una “sbandata” assolutamente IDENTICA!

Quale bici allora scegliamo? In questi casi, di norma si consiglia di scegliere in base alle proprie caratteristiche di guida. In questo caso, tuttavia, possiamo affermare che non c’è differenza neanche dal punto di vista della guida richiesta, per cui 26” e 29” sono assolutamente equivalenti.

Passiamo allora a un altro tipo di urto, ovvero quello contro un ostacolo disposto con una forte inclinazione rispetto alla direzione di marcia. Parliamo di quegli ostacoli su cui la ruota non riesce a salire in quanto vi scivola lateralmente, e che deviano la sua traiettoria comportandosi come fossero dei brevi appoggi laterali che fanno da binario.

In questo caso, la resistenza alla sterzata offerta dall’effetto giroscopico non può niente rispetto a una spinta laterale che è di ordine di grandezza superiore, e quindi le 29” non possono beneficiare della propria maggiore stabilità. Tuttavia, il maggior raggio della ruota da 29” fa si che l’impatto con l’ostacolo avvenga a una distanza dal suo asse verticale maggiore del 4,5%, rispetto a quanto accade per una ruota da 26”. Questo fa si che anche l’angolo di cui la ruota viene sterzata dall’ostacolo, sia minore del 4,5% rispetto a quanto accade per la 26”.

Ciò che a noi interessa, tuttavia, è la rapidità con cui si riesce a rimettere in assetto la bici. Infatti questo tipo di urti provocano delle forti sterzate della ruota anteriore, ed è fondamentale controsterzare il più rapidamente possibile per evitare di perdere il controllo del mezzo.

In questa situazione, quindi, diventa fortemente prevalente la caratteristica di maggiore agilità, e i risultati che si ottengono sono i seguenti:

– per urti a elevate velocità, la 29” impiega un tempo superiore del 19,6% rispetto a una 26” per rimettersi in assetto

– per urti a basse velocità, situazione tipica nelle pietraie, la 29” impiega un tempo superiore del 34% rispetto a una 26” per recuperare la corretta traiettoria

Quanto visto ci dice quindi che, stavolta, 26” e 29” non possono essere considerate equivalenti, ma le 26” sono nettamente superiori quando si tratta di impattare contro ostacoli disposti in modo del tutto casuale lungo il percorso, con spigolo d’impatto fortemente inclinato rispetto alla direzione di marcia.

Riassumendo, se per ostacoli disposti ortogonalmente o con inclinazione inferiore ai 35-40° rispetto alla traiettoria, 26” e 29” sono di fatto equivalenti, quando si tratta di affrontare ostacoli con angolo d’impatto superiori ai 45° le 26” mostrano una superiorità schiacciante, come del resto sa bene chi agli albori della mountain bike affrontava tali situazioni con mtb 26” “full rigid”, laddove oggi sembra che senza un’enduro da 29” sia impossibile passare.

Chiaramente, per gli stessi motivi visti sopra, una 26” è nettamente superiore a una 29” anche quando si deve cambiare rapidamente traiettoria per evitare di urtare contro un ostacolo, dato che quando questo supera una certa dimensione è necessario evitare di impattarci per non finire a terra.

Quanto visto fin qui ci dice allora una cosa ben precisa, ovvero:

LE 26”/27”, LADDOVE SI DEBBA AFFRONTARE UN FONDO STRADALE SCONNESSO, SONO SUPERIORI ALLE 29”. PUNTO!

Per completezza dell’informazione, però, dobbiamo considerare anche una situazione particolare in cui le 29” sono oggettivamente superiori alle 26”/27”, ed è quella in cui ci si trova a pedalare “galleggiando” sulle pietre. Chiaramente non si parla del caso in cui il fondo stradale sia coperto da ghiaietta fine, come accade spesso nelle ciclabili sterrate, ma ci si riferisce a quelle situazioni in cui il pietrame abbia pezzatura di almeno 5-6cm. Attenzione, non parliamo della classica situazione che si verifica in un sentiero sconnesso ricco di pietre e radici (dove invece accade quanto abbiamo visto fin qui, con le 26”/27” superiori alle 29”) ma di quando la ruota poggia sempre sulle pietre senza mai toccare il fondo stradale sottostante. In pratica è quanto accade quando si pedala su un letto di ghiaia come quello di una massicciata ferroviaria, come capita talvolta percorrendo in mtb linee ferroviarie dismesse.

Quando si pedala “galleggiando” sulle pietre, il maggior diametro delle 29″ comporta un oggettivo vantaggio, che si traduce in una resistenza al rotolamento inferiore del 9%. Ciò significa che, pedalando in piano su massicciata ferroviaria (è la situazione che si trova su alcuni tratti del tracciato delle Ferrovie Meridionali Sarde), a parità di velocità una 29” consente un risparmio di energia pari al 9%. In salita il vantaggio è meno marcato, poiché oltre alla resistenza al rotolamento vi è da considerare il lavoro necessario per salire di quota, e per una pendenza del 10% il risparmio energetico di una 29” rispetto a una 26” è pari al 3%. Tutto questo, ricordiamolo, vale esclusivamente nel caso si pedali su un letto di sassi (massicciata ferroviaria, torrente asciutto e situazioni simili), e quindi l’unica situazione in cui una 29″ è davvero superiore rispetto a una 26″ è limitata a questo particolare fondo stradale che, se capita di trovarlo in un’escursione, è comunque limitato a tratti piuttosto brevi (difficilmente ci si troverà a pedalare per 20km sul letto di un torrente asciutto). Per contro, considerando la netta superiorità delle 26″ grazie alla loro agilità (come visto in quest’analisi), e ricordando che per velocità superiori ai 18-20km/h le 26″ richiedono meno fatica grazie alla minore resistenza aerodinamica (come visto nel confronto velocità/potenza tra mtb 26″, 29″ e bdc), appare evidente che affermare che le 29″ siano superiori alle 26″ non abbia alcun fondamento scientifico e sia smentito dai fatti (salvo creare una nuova disciplina in cui si gareggi sulle massicciate delle ferrovie dismesse).

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Bene, con quest’ultima precisazione abbiamo completato questo importante argomento, su cui si giocano una gran parte dei messaggi pubblicitari del settore mtb.

Quanto abbiamo dimostrato “dando i numeri” è molto importante, perché smentisce quello che probabilmente è il dogma principale confezionato dal marketing per dimostrare la superiorità delle 29” rispetto alle 26”.

Ancora una volta, il trucco utilizzato dal marketing per mistificare la realtà è quello di puntare l’attenzione su una verità parziale (l’angolo d’impatto minore per una ruota di diametro più grande, il che è un fatto oggettivamente vero), ignorando volutamente tutti gli altri fenomeni fisici coinvolti nell’urto contro un ostacolo (che costituisce una situazione ben più complessa rispetto a quell’ “effetto scala” impropriamente chiamato in causa e con cui la si vorrebbe spiegare).

Come avete visto, ancora una volta è stato sufficiente affrontare l’argomento con un criterio scientifico per riportare anche questo dogma del marketing nella categoria che gli compete, quella delle fesserie.

Ci sentiamo prossimamente, sempre per “dare i numeri” su qualche nuovo argomento del mondo delle mountain bike.

Stefano Tuveri

(ingegnere e progettista/collaudatore meccanico)