Vado in bici da qualche decennio e ho percorso qualche decina di migliaia di kilometri, la meccanica dello sforzo in bicicletta mi è abbastanza chiara
Non voglio offendere nessuno, ci mancherebbe, ma mi sembra che sfugga qualche elemento base di meccanica e fisica
Chiedo l'aiuto da casa da parte di
@GIUIO10 , che ho sempre letto essere ferratissimo (assai più di me) in questi e altri argomenti.
Dunque, partiamo da degli assunti chiari e immodificabili, come appunto le leggi della fisica. Per semplificare, tralascerò gli attriti.
L'equazione della potenza di un corpo in moto rettilineo uniforme (quindi tralascio l'accelerazione, ma considero il moto a velocità costante) è la seguente:
P = F * v
dove
P = Potenza (kW)
F = Forza richiesta per l'avanzamento nel fluido (in questo caso, l'aria) (N)
v = velocità di avanzamento nel detto fluido (m/s)
Già questo mostra come all'aumentare della velocità si ha un aumento della potenza richiesta.
Ma non è tutto, perché la stessa stessa forza da applicare per vincere la resistenza aerodinamica (ossia l'avanzamento in un fluido) è definita da un'equazione legata al quadrato della velocità:
F = v^2 * A * Cx * 1/2 * ρ
dove
v = velocità di avanzamento nel fluido (sì, la stessa della
formula della Potenza di prima, solo che qui è al quadrato)
A = sezione frontale (o maestra) del veicolo
Cx = coefficiente adimensionale di forma secondo l'asse x, ossia quello di avanzamento longitudinale
ρ = (Rho) densità dell'aria, pari a 1.22 Kg/m^3 al livello del mare, se non erro)
Ora, tutto questo pippone per dire che al crescere della velocità, la FORZA richiesta sale col quadrato della velocità. Questo è un fatto che si sperimenta bene aumentando il ritmo in piano con la bici, dove accucciandoci (e quindi diminuendo il Cx) la forza richiesta diminuisce
Ma la cosa peggiore è che, per via dell'interpolazione delle due equazioni riportate, la POTENZA sale con il CUBO della velocità.
Assodato questo, va da sé che il semplice salto da 25km/h a 70 km/h comporta una potenza assai maggiore, ossia un consumo nell'unità di tempo di maggiore energia. In soldoni, ci vogliono più W da parte del motore e più Wh da parte della batteria. Oltre alla capacità di erogare tale potenza ed energia, ossia avvolgimenti più robusti, celle con capacità di scarica superiore ecc ecc...
Ulteriore complicazione: tutto questo si applica al moto rettilineo uniforme IN PIANO
In salita, alla componente "F" dell'equazione si aggiunge la componente data dall'azione della gravità sul piano inclinato che è la salita stessa, ossia
Fg = g * m * cos α
dove
g = accelerazione di gravità (9.8 m/s^2)
m = massa veicolo (bici + ciclista, in questo caso)
α = angolo pendenza della salita
Quindi la formula della potenza applicata al moto rettilineo uniforme in salita sarà:
P = (F + Fg) * v
Si vede che la forza richiesta all'avanzamento in salita è legato anche alla massa. Ecco spiegato perché gli scalatori sono tutti magrissimi mentre i passisti possono essere più robusti
Tornando all'oggetto della discussione, è inequivocabile che l'aumentare della velocità di avanzamento porti ad una maggiore erogazione di FORZA e conseguentemente POTENZA da parte dell'unità MOTRICE (che siano gambe, motore o entrambe) e conseguentemente maggiore erogazione di ENERGIA da parte dell'unità ALIMENTATRICE (che siano il metabolismo o la batteria o entrambe)
Questo è un FATTO.
Se tale fatto mostra che viene applicata maggiore forza, è evidente che questa forza va a sollecitare gli organi di trasmissione, che quindi si usurano prima. Se alla maggiore forza applicata aggiungiamo il fatto che la applichiamo con maggior frequenza (in soldoni, pedaliamo con maggior cadenza, o il motore gira a regimi più alti) è evidente come l'usura aumenti esponenzialmente al salire della velocità
Scusate il pippone, e scusate le eventuali castronerie: i miei studi di fisica e meccanica risalgono ormai a un quarto di secolo fa, e sono arrugginito
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