DIAMO I NUMERI (19): CONFRONTIAMO DISTANZE (E FATICA) EQUIVALENTI TRA MTB E BDC

Come sappiamo, gli itinerari percorsi in bici da corsa hanno distanze e durate superiori a quelli affrontati in mountain bike. Così, una delle prime domande che si pone chi utilizza la bicicletta è cercare di capire la correlazione tra le prestazioni sulle due tipologie di bici.

Diciamo la verità, tutti noi che cavalchiamo intrepidi alla John Wayne le nostre mountain bike, siamo rimasti almeno una volta stupiti dal vedere un nostro conoscente, con bici da corsa e pancetta d’ordinanza, affrontare uscite domenicali che superavano abbondantemente i 100km. Pensando alla fatica che ci costava, nonostante fossimo allenati, percorrere alcune decine di km in montagna, lì per lì si restava spiazzati dai chilometri in più che riusciva a macinare sulla bdc il nostro amico con fisico da sollevatore di biscotti. La domanda sorgeva quindi spontanea, ovvero: rispetto ai 100km con 4-500m di dislivello percorsi a 30km/h in bdc, come si sarebbe comportato il nostro amico su una mtb in un itinerario di 50km e 1500m d+ in fuoristrada?

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Di questi tempi poi, in cui Strava ha trasformato le uscite in bici in eventi “social”, l’interesse a confrontare prestazioni ottenute su mezzi diversi è ancora maggiore.

Pertanto, siccome uno degli scopi di queste pagine è proprio quello di soddisfare le sane curiosità di chi vuol capirne di più del fantastico mezzo rotolante su cui cavalca, questa nuova analisi sarà dedicata proprio a dare risposte a queste domande, affatto banali.

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Partiamo quindi con alcune premesse, senza le quali è impossibile capire come possa esser fatto questo confronto.

Innanzitutto, considereremo biciclette ottimizzate sia nell’assetto che nella pressione delle gomme. E’ chiaro che questo dovrebbe essere scontato, ma nella realtà spesso non accade, perché le pressioni sono affidate al caso o ai consigli tramandati fino a noi dal trisavolo di miocuggino. L’assetto, ugualmente, in molti casi non è ottimizzato ma è quello che offre la ditta (ovvero quello che aveva la bici in negozio quando l’abbiamo comprata), e se pensiamo che entrambe queste cose possono esser fatte a costo zero (una volta consultato un professionista da cui ricevere quelle informazioni che saranno utili per sempre), credo che varrebbe la pena porvi un po’ più di attenzione. Per ciascuna bici usata nel confronto, pertanto, indicheremo il relativo assetto.

Un’altra cosa importante su cui baseremo la nostra analisi è il concetto di “intensità dello sforzo”. E’ stato uno dei primissimi argomenti affrontati su queste pagine, fa riferimento alle curve caratteristiche del “motore” della bici (ovvero il biker), e dovrebbe essere alla base di qualunque studio serio in ambito biodinamico. Uso il condizionale perché, invece, in ambito medico-sportivo imperversano i criteri empirici, più vicini alla culinaria (tutt’attaccato, maliziosi!) che alla scienza.

A ogni modo, l’intensità dello sforzo è stata ampiamente descritta negli articoli che ho citato sopra, per cui non ci torniamo adesso, e chi volesse migliorare le proprie conoscenze può dedicare un po’ di tempo alla loro lettura. In questa nuova analisi vi faremo riferimento e, in particolare, confronteremo prestazioni su bdc e mtb ottenute con UGUALE intensità dello sforzo. Questo significa che il ciclista che pedali ad esempio per quattro ore su una bici, non deve (chiaramente è un’astrazione teorica) nemmeno accorgersi del tipo di bici che ha sotto le chiappe, perché potenza e modalità con cui viene erogata dovranno essere le stesse per bdc e mtb. A ogni modo, quando analizzeremo i casi concreti, capirete facilmente cosa intendiamo.

Consideriamo poi le caratteristiche delle bici prese in considerazione

la bici da corsa:

  • peso 7kg
  • dislivello sella/manubrio 10cm
  • pneumatici da 25mm

la mtb 26”

  • peso 11kg
  • dislivello sella/manubrio 9cm
  • pneumatici con tassellatura media

Andiamo allora subito ad analizzare una situazione classica, ovvero un’uscita in bici da corsa lungo un itinerario pianeggiante di 100km. Supponiamo che venga affrontato alla velocità media di 30km/h, e che la pressione sia quella ottimale per delle gomme da 25mm su cui grava un peso di 80kg (72kg il ciclista + 7kg la bici + 1kg abbigliamento), ovvero pari 6,6bar, cui corrisponde un coefficiente di attrito volvente pari a 0,0041 (pressioni superiori peggiorerebbero la resistenza al rotolamento, come abbiamo visto nelle analisi dedicate a questo argomento).

In queste condizioni, a 30km/h il ciclista preso in considerazione eroga una potenza specifica pari a 1,91W/kg, per un tempo pari a 3h20’ (ovvero il tempo necessario a percorrere 100km a quella velocità).

La domanda quindi è: se quel ciclista, a parità di potenza erogata, avesse utilizzato una mountain bike, quanti chilometri avrebbe percorso nel medesimo tempo di 3h20’?

Chiaramente, è innanzitutto necessario conoscere le caratteristiche della mountain bike che utilizzerebbe. Oltre ai dati visti sopra relativi a peso e assetto della mtb, supponiamo sia gommata con pneumatici di media scorrevolezza come i Michelin serie Wild (Grip davanti e Race dietro, che abbiamo visto e analizzato negli articoli dedicati a pneumatici e attrito volvente). Per un peso complessivo di 85kg (72kg il biker + 11kg la mtb + 2kg abbigliamento e attrezzatura), l’anteriore va gonfiata a 2bar e la posteriore a 2,4bar (è la pressione corretta per QUELLE specifiche coperture in un utilizzo su fondi stradali asfalto/sterrato, cui corrisponde, su asfalto, un coefficiente di attrito volvente complessivo pari a 0,0144,  più che triplo rispetto a quello della bdc).

In queste condizioni, ed erogando ancora 1,91W/kg di potenza specifica, il biker viaggerà per 3h20’ con la mountain bike a 22,6km/h, percorrendo quindi 75,3km. Se invece avessimo ottimizzato le pressioni per utilizzo su asfalto, ovvero 2,5bar anteriore e 3bar posteriore, la velocità sarebbe stata di 23,6km/h, e i chilometri totali 78,7.

Probabilmente vi sareste aspettati differenze maggiori tra bdc e mtb, e in effetti molti nostri amici che escono in bici da corsa, non sarebbero in grado di viaggiare su una mtb a quasi 24km/h per più di tre ore, per quanto su asfalto pianeggiante.

Cosa manca allora in questo confronto per renderlo completo? Manca il considerare quelle situazioni in cui con la bici da corsa si esce in gruppo, e quindi si beneficia dell’effetto scia.

A quanto corrispondono questi benefici? Studi effettuati nella galleria del vento, ci dicono che la resistenza aerodinamica si riduce del 30% quando si pedala in fila dietro un altro ciclista, e del 36% se davanti si hanno due o più ciclisti.

Nelle uscite di gruppo, accade di norma che davanti a tirare si alternino i più allenati, mentre i nostri amici sollevatori di biscotti se ne stanno buoni e tranquilli nella pancia del gruppo, beneficiando di una riduzione di resistenza aerodinamica che, prendendo il valore intermedio, sarà del 33%.

In questa situazione, la potenza specifica erogata sarà inferiore a quella vista prima, e per l’esattezza sarà pari a 1,41W/kg.

Rifacendo i calcoli per il confronto con la mountain bike, erogando questa potenza si viaggerebbe a 19km/h, che è una velocità più realistica per i nostri amici sollevatori di biscotti, che in 3h20’ percorrerebbero 63,3km.

Bene, a questo punto invertiamo il punto di vista: consideriamo un biker abbastanza allenato, analizziamo un percorso che lui affronta in mountain bike, e determiniamo quelle che sarebbero le sue prestazioni su una bici da corsa.

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Come riferimento, prendo un itinerario “easy rider” che col mio gruppo abbiamo affrontato di recente con le mountain bike. Segue la linea FS tra Cagliari e Oristano per 110km, ha un fondo stradale in cui si alternano asfalto e sterrato (per circa il 50% ciascuno), è pianeggiante, e l’abbiamo percorso alla velocità media di 21,7km/h. Tenendo conto delle condizioni del fondo stradale, e del conseguente attrito volvente, la potenza specifica media erogata è stata pari a 2,20W/kg per il tempo di pedalata effettiva, pari a 5h05’.

FS 09

Su una bici da corsa, erogare quella potenza equivale (in piano su asfalto) a percorrere 157km alla velocità di 31km/h.

Se però si viaggia in gruppo, e quindi si beneficia dell’effetto scia visto prima, con quella potenza specifica si percorrono 179km a 35,1km/h.

E se volessimo considerare un itinerario non piano, ma collinare? Supponiamo che abbia un dislivello complessivo di 1000m, con pendenze non superiori al 5%. In questo caso, viaggiando in gruppo, la velocità media sarebbe di 33,6km, percorrendo 171km. Ovviamente questo risultato va considerato come indicativo e inevitabilmente approssimato, dato che i 1000m di dislivello possono essere distribuiti lungo il percorso in tanti modi differenti, e non solo in quello da me considerato per fare questi calcoli. Possiamo però affermare che la velocità sarà compresa tra 33-34km/h.

Viaggiando invece da solo (ovvero senza beneficiare dell’effetto scia), sempre con 1000m di dislivello collinare, un ciclista che eroghi quella potenza specifica percorrerebbe 151km a 29,7km/h. Ovvero, per l’approssimazione vista prima, viaggerebbe a 29-30km/h.

Bene, si potrebbero fare mille altri esempi, ma finirebbero per appesantire il discorso. Quanto visto direi che è più che sufficiente per darvi gli strumenti che vi consentano di confrontare le prestazioni in bici da corsa con quelle in mountain bike. Al di là dell’ironia sugli amici sollevatori di biscotti, che credetemi è del tutto bonaria e fatta solo per dare a queste trattazioni un taglio di leggerezza, che per prenderci sul serio ci sono cose più importanti nella vita, questo confronto ha la sua utilità pratica.

Infatti capita spesso a tutti noi biker di venire invitati ad aggregarci da amici stradisti. Chiaramente, il primo giusto dubbio che ci si pone è se si ha una condizione atletica sufficiente a tenerne il passo. Credo quindi che quanto abbiamo visto ci consenta, anche a grandi linee (ma è più che sufficiente allo scopo) di poter valutare se abbiamo nelle gambe la possibilità di affrontare dignitosamente l’uscita che ci viene proposta.

Chiaramente, vale anche il discorso inverso. Ovvero, può capitare anche a noi biker di invitare a uscire con noi un amico stradista. Così, prima di infliggergli un supplizio che lo veda a metà giro agonizzante tra le montagne e futuro pranzo dei cinghiali, possiamo farci anticipatamente un’idea della sua capacità di affrontare al meglio l’uscita con noi.

Spero che questa nuova analisi vi abbia incuriosito, e se avete domande scrivete pure qui sotto. Sarà come sempre l’occasione per fare quattro piacevoli chiacchiere.

Alla prossima

Stefano Tuveri

(ingegnere e progettista/collaudatore meccanico)

6 pensieri su “DIAMO I NUMERI (19): CONFRONTIAMO DISTANZE (E FATICA) EQUIVALENTI TRA MTB E BDC

  1. E se invece prendessimo in considerazione un assetto più “rilassato” e confortevole? di biker con dislivello sella-manubrio di 9 cm non se ne vedono molti in giro, men che meno “sollevatori di biscotti” con 15-20kg di sovrappeso!

    Quanti km si possono realisticamente fare con erogazione di potenza simile a quelle prese in esame, ma con assetto da biker amatoriale medio, cioè dislivello sella-manubrio di 5cm o meno?

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    1. Giro la richiesta alla mia segretaria per la parcella oraria.
      Ovviamente sto (quasi) scherzando, non ho segretaria. Ma come sempre, in cambio di un meraviglioso per piacere all’inizio e un fraterno grazie alla fine, rispondo volentieri alle vostre domande

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      1. Ancora una volta debbo complimentarmi per il tuo ottimo articolo.
        Un quesito: tra tutte le varie componenti del sistema bici+passeggero-motore non ricordo tu abbia preso in considerazione la lunghezza della pedivella. Eppure pedivelle più lunghe consentono di fare meno forza

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        1. Grazie Giovanni, il confronto tra velocità di mtb e bdc è una di quelle cose che mi ha incuriosito fin da quando ho iniziato a vagabondare in bici, e ho pensato che “dare i numeri” potesse soddisfare anche la curiosità di altri.
          Sulla lunghezza delle pedivelle. Ti confesso che non ho mai approfondito l’argomento con una bella analisi vettoriale, perchè il 3% di differenza nella lunghezza di quelle in uso sulle mtb (170mm vs 175mm), ovvero davvero poca roba, mi ha sempre fatto puntare l’attenzione principalmente sulla compatibilità con la lunghezza delle gambe.
          Non sarebbe male però dedicargli una bella analisi vettoriale. A occhio, i muscoli che compiono la maggior parte del lavoro durante la pedalata, ovvero glutei e quadricipiti, dovrebbero esercitare una forza che differisce di meno del 3% utilizzando pedivelle con le due differenti lunghezze.
          Andrebbe però fatto il calcolo preciso, considerando l’arco (ovvero l’angolo) lungo cui oscilla la coscia durante un giro completo di pedale. Nei prossimi giorni, appena ho un po’ di tempo, vedo di buttar giù uno schema e due calcoli

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          1. Caro Stefano,
            la tua promessa mi ha stimolato a cercare. Ti segnalo tre lavori del prof. J. Martin dell’Univ. dello Utah:

            (PDF) Determinants of maximal cycling power: Crank length, pedaling rate and pedal speed (researchgate.net)

            Effects of Pedal Speed and Crank Length on Pedaling Mechanics during Submaximal Cycling – PubMed (nih.gov)

            (PDF) Muscle Power: The Interaction of Cycle Frequency and Shortening Velocity (researchgate.net)

            come vedi dai titoli ha studiato l’effetto delle pedivelle in via sperimentale.
            Il primo studia l’effetto a potenze elevate come in uno sprint dove si dà il massimo, il secondo a potenze costanti e relativamente basse, il terzo è una rassegna dove si confrontano i dati sperimentali del primo con dati di altri movimenti ciclici.
            A parte la conclusione che le pedivelle ottimali sono quelle normalmente in uso, non mi sembra che se ne possa trarre un modello coerente.
            ciao e buon lavoro
            Giovanni

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