vai all’indice

Abbiamo visto, nella trattazione dedicata alla fluidodinamica, quali fenomeni sono ad essa associati e come siano fondamentali per il comportamento di una bicicletta. Successivamente, passeremo a quantificare (ovvero a trasformare in numeri) l’importanza dei fenomeni fluidodinamici e quindi a determinare la resistenza al moto che dev’essere “vinta” pedalando. In parole povere, vedremo di determinare la resistenza aerodinamica per differenti situazioni (e quindi differenti assetti e allestimenti della bicicletta, differenti “taglie” di biker, differenti posizioni di guida e differenti tipologie di bici), e andremo a determinare quanto incide in valore assoluto e percentuale rispetto alle altre resistenze in gioco.

Prima ancora di calcolare la resistenza aerodinamica nelle varie situazioni, parliamo di assetto e posizione di guida. Cominciamo col considerare la posizione di guida in quella che è LA bicicletta, ovvero la bici da corsa, e in particolare consideriamo il dislivello sella-manubrio. Va determinato in base alle caratterisiche antropometriche del ciclista, ma come valore generico di riferimento viene dato quello di 10cm (che è il valore che determina la corretta posizione in sella per un ciclista di media taglia e normolineo, ovvero con arti e busto proporzionati). Il dislivello sella-manubrio e la loro mutua distanza, determinano la posizione che il ciclista assume sulla bici. Questa posizione dev’essere tale da minimizzare la resistenza aerodinamica, ma anche da consentire al ciclista di avere il miglior rendimento possibile (ad esempio, sarebbe deleterio assumere una posizione perfetta aerodinamicamente ma che faccia respirare male). E’ quindi una posizione che deve tener conto di più fattori, allo scopo di massimizzare la prestazione. Il valore di riferimento di 10cm di dislivello, pertanto, nasce come conseguenza di queste valutazioni (ed è avvalorata da oltre un secolo di bici da corsa). Quello che è un elemento fondamentale della bicicletta, ovvero il manubrio, viene scelto della misura ideale per consentire di assumere questa che è la posizione ottimale in sella. La classica regola che “il manubrio dev’essere largo quanto le spalle”, serve a far si che le braccia si dispongano parallele tra loro. Questa infatti è la posizione ideale perché possano sostenere il peso del busto, grazie al modo in cui le forze che ne conseguono agiscono su muscoli e articolazioni. Invece, un manubrio più largo costringerebbe le braccia ad assumere una posizione divergente invece che parallela, facendole lavorare in modo non ottimale. E’ sufficiente disegnarsi uno schema delle forze tutto sommato semplice, per rendersi conto che si ingenerano dei momenti delle forze dovuti al peso del busto, che tende ad “affondare” piegando ulteriormente le braccia, che quindi dovranno opporre resistenza, con un conseguente sovraffaticamento che non consente di tenere quell’assetto di guida per molto tempo. Quindi, se si vuole (o si deve) usare un manubrio che costringa le braccia a una posizione divergente, NON è possibile assumere la posizione aerodinamica ottimale. La conseguenza è che si è costretti ad assumere una posizione con braccia meno flesse (o addirittura tese, tipica di tanti biker su 29”), e conseguentemente busto più sollevato. Ricordiamoci di questo fatto, perché è fondamentale per capire che, non potendosi avere botti piene e mogli ubriache, se una bicicletta monta un manubrio più largo, è INEVITABILMENTE penalizzata sotto il profilo aerodinamico.

Riassumendo: la posizione di guida che ottimizza il rendimento in sella è quella della bici da corsa. Qualunque altra posizione determina delle penalizzazioni in termini di potenza erogata. Queste penalizzazioni sono dell’ordine delle decine di punti percentuali, basti pensare che, rispetto ad assumere la posizione aerodinamica con braccia flesse (e busto inclinato di 30° sull’orizzontale), pedalare con le braccia tese (che sollevano il busto di 10°, portando la sua inclinazione a circa 40°) provoca un aumento della resistenza aerodinamica di oltre il 30%. Per contro, il busto più sollevato provoca un miglioramento delle funzioni respiratorie di circa il 3%. Si capisce quindi come sia fuorviante sottolineare queste ultime come se determinassero un vantaggio complessivo (come si fa quando si vuole far passare per migliore la posizione di guida a busto alto), omettendo che la penalizzazione aerodinamica è ben dieci volte superiore.

Cosa dire quindi riguardo alle mountain bike? Sulle 26”, la posizione del manubrio che viene indicata come ottimale in ambito agonistico, è la stessa delle bici da corsa. Chiaramente poi, le bdc consentono di abbassare ulteriormente il busto con l’impugnatura bassa del manubrio, ma non è certo quella la posizione che si assume per 200km.

La mountain bike però è “costretta” a considerare anche altri aspetti, primo fra tutti la guidabilità, in particolare sullo sconnesso. Pertanto l’assetto di guida ottimale deve tener conto anche di questo ulteriore fattore, dato che è inutile avere un vantaggio pari a 10 grazie all’assetto simil-bdc, ma venir penalizzati da uno svantaggio pari a 100 perché in discesa si è costretti a rallentare perché si hanno difficoltà nel controllo della mtb. Va da se quindi che l’assetto della mountain bike non è fisso, ma va impostato a seconda della tipologia di percorso che si deve affrontare e, soprattutto, in base alle proprie capacità di guida (chi ha tecnica non viene penalizzato se guida, sullo sconnesso, una mtb con manubrio basso; diversamente, chi è meno abile avrà bisogno di sollevare il manubrio in base ai propri limiti). Pertanto, sulla mtb 26” l’assetto ottimale lo si è trovato diminuendo di circa 2-4cm (a seconda di capacità di guida e tipologia di percorso) il dislivello sella-manubrio rispetto alla bdc, il che consente di padroneggiare bene il mezzo, “pagando” una piccola penalizzazione aerodinamica e traendo complessivamente dei vantaggi da questo assetto. E’ indicativo il fatto che, osservando l’ultima mtb 26” utilizzata a suo tempo da Schurter (su cui vinse il mondiale quando la maggior parte erano già passati alle 29”), si vede come il manubrio sia posto 8cm sotto l’altezza sella (ovvero 2cm in meno rispetto alla quota ideale per una bdc, che come visto prima è appunto pari a 10cm per un biker di taglia media e normolineo come Schurter). Poiché questo dislivello sella-manubrio è quello che ottimizza il rendimento su una mtb 26”, viene adottato sia su quella di un pluricampione del mondo che su quella di un agonista regionale o un escursionista in possesso di buona tecnica di guida (che andranno chiaramente più piano di lui su discese e gradoni, ma andranno più piano anche in salita e… ovunque, per cui anche per loro complessivamente quell’assetto della mtb sarà ottimale). Chiaramente poi, come detto prima, chi non dispone di buona tecnica posizionerà il manubrio in una posizione più alta. E chi soffre di problemi alla schiena? Beh, in questo caso sarebbe opportuno affidarsi a un medico sportivo ed evitare il “fai da te”. Di per se, infatti, un assetto di guida con busto disteso distribuisce meglio il peso tra braccia e bacino e, soprattutto, la colonna vertebrale non lavora in verticale, ovvero ricevendo sollecitazioni che tendono a comprimere le vertebre tra loro. Se uno quindi non ha problemi alla schiena, un assetto di guida con busto disteso sicuramente li scongiura ben più di una guida a busto alto. Se si hanno già problemi, invece, una visita da un bravo medico sportivo son soldi spesi bene.

E passiamo alle tante tipologie di mtb nate negli ultimi anni. Poiché esistevano già quando il formato standard era il 26”, queste considerazioni hanno valenza generale. Non ci vuole particolare spirito di osservazione per notare che tutte le tipologie di mtb che non siano da xc hanno manubrio in posizione più alta. Trail, All Mountain, Enduro, son tutte mtb che si guidano “in piedi”. Il motivo è abbastanza scontato: sono formati che nascono per affrontare percorsi tecnici, danno “soddisfazione” nelle discese scassate, e su quello che è il terreno per cui son nate non ha grande importanza che un assetto di guida come il loro penalizzi pesantemente sotto il profilo aerodinamico (parliamo di resistenza aerodinamica che incrementa del 60% e oltre). Certo, se poi uno usa una All Mountain per fare un’escursione di 50km con 2km di discesa scassata (divertente) e qualche decina di chilometri di fondi stradali “normali” (su cui sarà costretto a pedalare con busto dritto in modalità canne al vento), forse vale la pena che per la successiva uscita con caratteristiche analoghe si valuti di usare una mtb da xc, con cui comunque se uno ha tecnica passa ovunque (magari va più piano sullo scassato, ma passa ovunque e si diverte).

Poiché mi rendo conto che, detta così, sembra solo facile ironia per chi usa una Enduro sulle sterrate della forestale (e non è questo lo scopo di queste analisi), vediamo un po’ di numeri, per capire quanto si sia penalizzati nei tratti “non enduristici”. Pedalando in piano su una sterrata con un buon fondo come quelle della forestale, se con una xc con assetto basso vado a 25km/h, con una mtb con la guida alta descritta prima vado, a parità di potenza erogata (e a parità di gomme e quindi di attrito volvente), a 3km/h in meno, ovvero a 22km/h. Questo significa due cose: o per tenere il passo aumento la potenza erogata del 30% (e me lo posso permettere solo se esco in compagnia di persone molto più scarse), oppure in 1km rimango indietro di 120 metri. Questi sono i numeri, poi ciascuno esce con la bici che gli pare, e sono ovviamente solo fatti suoi.

Passiamo poi alle 29”. Questo formato di mtb ha di fatto rivoluzionato la posizione di guida, e il motivo è sempre quello visto prima: la posizione di guida ottimale è determinata da tutti i fattori in gioco, ed è quella che massimizza la resa sui pedali. Nelle 29”, il cambiamento da cui si è partiti è stato l’incremento del diametro delle ruote, che ha determinato un vantaggio in termini di riduzione della resistenza al rotolamento, diminuita del 9% su fondi stradali regolari, di circa il 6% su fondi stradali come quelli delle sterrate della forestale, e con un vantaggio via via minore man mano che peggiorano le condizioni del fondo stradale.

Il differente formato di ruota, però, non ha avuto un impatto neutro sul resto della mountain bike, ma ha costretto a modificare di conseguenza tutta un’altra serie di parametri (sempre tenendo conto di quello che è il fine ultimo, ovvero ottimizzare la resa sui pedali). Su alcuni di questi parametri si è continuato a “lavorare” per anni e si lavora tutt’ora (pensiamo al passo o all’angolo di sterzo), perché inizialmente trasferire pari pari le geometrie delle 26” sulle 29” aveva dato vita a dei paracarri. Altri parametri invece vennero modificati da subito, in quanto indispensabile per poter riuscire a guidare quel nuovo formato. In particolare, quello che a noi interessa è l’aumento della larghezza del manubrio, che è stato necessario perché l’aumento di diametro della ruota anteriore ha incrementato, a causa dell’effetto giroscopico, la resistenza alla sterzata rispetto alle 26” di un valore compreso tra il 25% e il 40% (rispettivamente in caso di elevate o basse velocità). Pertanto, per mantenere l’agilità della mountain bike a livelli accettabili, è stato necessario allargare il manubrio in modo che le mani potessero esercitare una leva maggiore (chiaramente, non è che per sterzare una 29” sia necessario farsi aiutare da un amico forzuto; è che per sterzare rapidamente è necessario che le mani debbano imprimere una forza leggerissima, e perché questo avvenga sulle 29” è necessario che il manubrio sia più largo e abbia più “leva”). Ancora più importante poi è riuscire a contrastare le sollecitazioni trasversali che arrivano sulla ruota in caso di urti laterali con pietre o altri ostacoli (sollecitazioni più elevate rispettivamente del 20% e del 34% per una ruota da 29”, a seconda che si viaggi ad alta o a bassa velocità, e che, se non contrastate, ingenerano una repentina e imprevista sterzata). Questi, e nient’altro, sono i motivi per cui una 29” HA NECESSITA’ di un manubrio più largo. Le maggiorazioni in lunghezza dei manubri per 29” vanno dal 20% al 30% circa (rispetto ai canonici 58-60cm delle 26”), per cui consentono di compensare la maggior forza necessaria in caso di sterzate e urti ad alta velocità. Per compensare le medesime situazioni a bassa velocità, occorrerebbe un manubrio più largo del 40%, ovvero quasi 90cm, che chiaramente sarebbe più da crocifissione che da guida di una mountain bike. Per tutto quanto visto sopra, vale la pena puntualizzare una volta di più che una 26” si guida IN MODO OTTIMALE col suo classico manubrio da 60cm. Molto semplicemente, NON HA BISOGNO di un manubrio più largo che le darebbe solo penalizzazioni, e inoltre, nonostante il manubrio più stretto, ha una maggiore agilità rispetto a una 29”. Chi volesse approfindire l’argomento, può leggere l’articolo dedicato a un confronto approfondito dell’agilità dei diversi formati di mtb.

Ultima nota sul tema: la classica obiezione è “ma guarda che anche a una 29” puoi dare un assetto come quello di una 26” ”. Certo, con telaio adatto e biker sufficientemente alto, è possibile ottenere anche su una 29” un dislivello sella-manubrio analogo a quello di una 26”. La questione non è quella, la questione è che, poi, sarai comunque costretto a guidarla con le braccia larghe (inteso come divergenti), e quindi con l’impossibilità di piegarle abbassando il busto come su una 26” (e su una bdc). Per questo motivo, la posizione che si è costretti ad assumere alla guida di una 29” consente al massimo una flessione delle braccia di circa la metà rispetto a quella su una 26” (ovvero, con manubrio di 58-60cm). Con questa posizione, che consente di abbassare leggermente il busto rispetto a quella con braccia prettamente tese, è sufficiente un “semplice” schema che rappresenti l’equilibrio delle forze agenti sulle articolazioni di braccia e spalle (ampiamente confermato dall’esperienza propria, o osservando i biker di tutti i livelli in sella alle 29”) per constatare che le spalle si trovano circa 6cm più in alto rispetto alla posizione su una 26” (e circa 8cm più in alto rispetto a una bdc). Vogliamo “dare i numeri”? Direi di si, altrimenti non si capisce l’entità della penalizzazione aerodinamica dovuta all’utilizzo di un manubrio più largo. Allora, a parità di dislivello sella manubrio, la differente posizione di guida (con spalle più alte di 6cm) provoca un aumento della resistenza aerodinamica di circa il 20%.

Del resto, se il manubrio più largo avesse avuto solo vantaggi (miglior controllo della bici) e non avesse avuto questi svantaggi (aumento della resistenza aerodinamica), per quale motivo non lo si sarebbe adottato anche sulle 26”, limitandolo invece solo alle mtb “gravity”? Quindi, chi afferma che su una 29” si può assumere una posizione di guida che determina la stessa resistenza aerodinamica di una 26”, o non ha capito oppure o le vende o è pagato per pubblicizzarle (ed è lecito dubitare della sua buonafede). La differenza c’è, è dell’ordine del 20%, e la causa principale ha un nome ben preciso: la necessità di un manubrio più largo.

Bene, e a questo punto possiamo considerare conclusa la serie degli articoli introduttivi, e la prossima analisi la dedicheremo a “dare i numeri”, calcolando gli effetti della resistenza aerodinamica al variare di assetti di guida e formati di mtb.

A rileggerci prestissimo

Stefano Tuveri

(ingegnere e progettista/collaudatore meccanico)

vai all’indice