Quanto incide veramente il peso in sella? Fantasie e verità.

L’argomento che tratteremo farà molto discutere..  Pezzi ultraleggeri e ultracostosi sulle bici.. Quanto ne vale veramente la pena?

Ci siamo stufati di credere alle fantasie di chi ci vuole vendere pezzi per la bici da 20 grammi di peso inferiore a un costo esorbitante garantendo incrementi di prestazioni da top team.

L’argomento è controverso tra i bikers e per questo abbiamo deciso di affrontarlo nel modo più tecnico possibile lasciando fuori le sensazioni personali e cercando di rendere il tutto il più comprensibile possibile ai non addetti ai lavori..

(N.B. per effettuare i calcoli di seguito ci siamo avvalsi di specifici programmi presenti in internet e i dati li abbiamo fatti verificare da un nostro ingegnere di riferimento per escludere la possibilità errori almeno grossolani. I dati relativi ai pneumatici provengono dalle schede tecniche dichiarate dalla casa produttrice.)

Partiamo da un concetto base: Per spostare e/o sollevare un peso occorre una spinta.. La spinta necessaria (forza applicata) sarà condizionata da diversi fattori:

• sarà maggiore in funzione del peso
• sarà maggiore in funzione del minor tempo con il quale si vuole effettuare lo spostamento.
• sarà maggiore o minore in funzione della quota altimetrica dello spostamento (perchè anche vincere o meno la forza di gravità richiede energia)

Applicando questi concetti alla bici in linea generale potremmo dire che portare a spasso del peso richiede energia ma il nostro problema è capire QUANTA energia è necessaria e se veramente vale la pena spendere tanti soldi in più per avere una bici più leggera (Di poco..)

Nel caso delle due ruote, per un calcolo preciso, non possiamo considerare solo lo spostamento fisico della massa, conta anche capire ove è situato il peso da “portare a spasso” perchè avere peso sulle ruote o avere peso sul telaio non è la stessa cosa. Abbiamo individuato diverse zone ove il peso influisce in modo diverso:

1. Peso del Biker
2. Peso dei copertoni e cerchi
3. Peso dei mozzi e razzi
4. Telaio
5. Componenti vari

Per effettuare correttamente il nostro calcolo abbiamo però bisogno di conoscere anche di altri fattori:

1. Il coefficiente di attrito del pneumatico
2. Il diametro della ruota
3. La velocità
4. La pendenza del percorso
5. La lunghezza del tratto da percorrere

E’ ora di fare i conti.. Chiamiamo l’ingegnere…

Oltre all’ingegnere chiamiamo anche il nostro rider teorico (Mario).. Mario pesa 80 kg, è un buon rider capace di sviluppare una potenza media costante pari a 200W.

Ecco Mario

Prepariamo la bici per Mario.  Una bella MTB 29 pollici dal peso complessivo di 12 Kg. Una Mtb di media gamma con il peso così distribuito:

Sulla bici abbiamo montato gomme Maxiss Crossmark da 2,35 gonfiate a 3 atm che portano un coetticiente di attrito pari a 0,007 Us.

(Per poter effettuare con precisione i conti necessari abbiamo bisogno che non intervengano nella nostra simulazione fattori esterni “imprevedibili” e non valubili. Per questo motivo abbiamo scelto di effettuare i conti con gomme tanto gonfie in modo tale da rendere trascurabile ogni perdita di potenza data dall’ondeggimento del pneumatico e eseguiremo il test su una strada teorica perfettamente asfaltata con pendenza costante e precisa.)

Ora conosciamo tutti i fattori e possiamo dare il via al nostro rider di 80 Kg che in effettuerà 10 km con diverse pendenze sviluppando sempre i suoi 200 W costanti.. Ne usciranno i seguenti tempi:

• Pendenza 0% (in piano) = Mario viaggerà a 40,00 Km/h e impiegherà 15 minuti e 00 secondi
• Pendenza 5% (salita) = Mario viaggerà a 10,80 Km/h e impiegherà 55 minuti e 55 secondi
• Pendenza 10% (salita) = Mario viaggerà a 6,26 Km/h e impiegherà 1 ora 35 minuti e 51 secondi

Bravo Mario… Ora però gli facciamo ripetere l’esperimento con una bici più leggera di 2 Kg ma con le stesse medesime ruote.. Una bici così..

Ne usciranno i seguenti tempi:

• Pendenza 0% (in piano) = Mario viaggerà a 41,00 Km/h e impiegherà 14 minuti e 38 secondi
• Pendenza 5% (salita) = Mario viaggerà a 11,03 Km/h e impiegherà 54 minuti e 24 secondi
• Pendenza 10% (salita) = Mario viaggerà a 6,42 Km/h e impiegherà 1 ora 33 minuti e 27 secondi

Ridiamo a Mario la bici iniziale di 12 Kg e contestualmente facciamolo dimagrire di 2 Kg. Ora avremo un rider di 78 kg (che è calato solo in massa grassa perchè riuscirà sempre a sviluppare i suoi 200 W) e facciamogli ripetere l’esperimento.

Ne usciranno i seguenti tempi:

• Pendenza 0% (in piano) = Mario viaggerà a 41,10 Km/h e impiegherà 14 minuti e 36 secondi
• Pendenza 5% (salita) = Mario viaggerà a 11,08 Km/h e impiegherà 54 minuti e 15 secondi
• Pendenza 10% (salita) = Mario viaggerà a 6,43 Km/h e impiegherà 1 ora 33 minuti e 19 secondi

Già questi primi dati invocano a una riflessione. Da un punto di vista prettamente analitico a parità di peso è meglio avere un rider più leggero che una bici più leggera. Questo perchè un rider più piccolo offre anche minore resistenza all’aria, cosa che di norma non cambia significativamente tra una bici e l’altra.

Riprendiamo il Mario grasso (80 kg) e diamogli una bici sempre da 12 Kg e sempre con medesima distribuzione dei pesi e sempre con le stesse gomme Crossmark ma questa volta con ruote da 26 pollici.

Ecco il risultato

• Pendenza 0% (in piano) = Mario viaggerà a 34,80 Km/h e impiegherà 17 minuti e 23 secondi
• Pendenza 5% (salita) = Mario viaggerà a 10,40 Km/h e impiegherà 57 minuti e 07 secondi
• Pendenza 10% (salita) = Mario viaggerà a 6,13 Km/h e impiegherà 1 ora 37 minuti e 53 secondi

Ultimo test –  Bici da 29 pollici del peso di 12 Kg ma questa volta sostituiamo le gomme Maxiss Crossmark con gomme maxiss High Roller 2 che, (gonfiate a 3 bar per i motivi su esposti) hanno un coefficiente di attrito pari a 0,0081 Us.

• Pendenza 0% (in piano) = Mario viaggerà a 34,60 Km/h e impiegherà 17 minuti e 21 secondi
• Pendenza 5% (salita) = Mario viaggerà a 10,35 Km/h e impiegherà 57 minuti e 58 secondi
• Pendenza 10% (salita) = Mario viaggerà a 6,11 Km/h e impiegherà 1 ora 38 minuti e 12 secondi

(fortuna Mario è virtuale sennò dopo tutte queste salite addio Mario..)

Prime considerazioni

Per le nostre prime considerazioni andiamo ad analizzare solo i 10 Km percorsi da Mario con il 10% di pendenza, considerazioni valide anche per tutte le altre variabili.

In queste condizioni una bici di 2 kg più leggera (che potrebbe costare anche il doppio dell’altra) ci porterà a un vantaggio di 2 minuti e 24 secondi su 1 ora e 35 minuti.

Risparmiare i 2 kg sul bikers però invece che sulla bici ci dà un vantaggio ancora maggiore. 2 minuti e 32 secondi sempre su 1 ora e 35 minuti.

Le bici da 26 pollici e 27,5 pollici in questo frangente non sono competitive, perdono troppo, ma vedremo dopo che rientreranno in gioco perchè hanno un altro vantaggio.

La cosa più influente che però abbiamo verificato con questo test è l’importanza del pneumatico. E’ inutile spendere migliaia di euro per avere una bici più veloce di 2 minuti quando la differenza tra un pneumatico e l’altro te ne può far perdere anche 4..

Applicazioni pratiche

Nel campo della Mtb non è però sempre così diretto e scontato applicare la teoria alla pratica.. Vi sono diversi fattori che entrano in gioco e che sono difficili sennon quasi impossibili da valutare a priori.. (Ad esempio è impossibile valutare dati alla mano la convenienza di adottare su una salita in single track sconnessa un pneumatico con più aderenza rispetto a uno con meno.. La forza/lavoro che si perderà nel per far rotolare un pneumatico con più coefficiente di attrito è compensata dalle energie eventualmente disperse dall’altro pneumatico nel caso di slittamenti??)

Vi è però un dato che è possibile valutare e sul quale occorre fare attenzione.. I watt necessari per accellerare la ruota e che servono per portarla alla sua velocità di rotolamento.. il famoso Rilancio..

Il peso nel rilancio

Nel caso teorico sul quale abbiamo ragionato prima il rilancio è ininfluente in quanto Mario durante il test porta sempre una velocità costante dall’inizio alla fine della prova ma sui single track, ove gli ostacoli e i cambi di percorso sono un continuo, il rilancio assume una importanza notevole..

La forza necessaria per rilanciare una ruota dipende principalmente dal peso della massa esterna quindi dal pneumatico, camera d’aria lattice o mousse, e dal cerchio..

Nel nostro precedente esempio abbiamo scelto ruote da all-mountain che pesavano in totale 3,5 kg di cui 2,5 kg sulla massa rotante esterna e 1 kg su mozzi e raggi e pacco pignoni.

Ma che succede se scegliamo ruote più performanti ad esempio da 3 kg? (2 kg sulla massa rotante esterna e 1 kg su mozzi e raggi e pacco pignoni). Ad ogni rilancio servirà al rider una energia inferiore per portarli a velocità e nello specifico una energia calcolata pari al -18,50%.

Su ruote ancora più performanti da 2,5 kg (1,5 kg sulla massa rotante esterna e 1 kg su mozzi e raggi e pacco pignoni) per il rilancio servirà una energia pari al -37,0% rispetto alle ruote da 3,5 kg.

Il rider questa energia la dovrà “anticipare”ogni volta, ad ogni rilancio, e solo una parte di questa potrà recuperarla facendo scorrere la bici nei tratti non pedalati.. Molta andrà dispersa frenando..

Qui rientrano in gioco le bici 26 e 27,5 pollici che, avendo la massa esterna su una distanza di raggio inferiore, necessitano di meno energia per i rilanci.

Frizzanti considerazioni  finali

Dai numeri che abbiamo visto sopra, per un ciclista non professionista, spendere valigie di soldi per avere la bici 2 kg più leggera non denota una elevata capacità di intelligenza. Il ciclista non professionista farebbe bene a mettersi a dieta con un risparmio economico sugli alimentari e un beneficio fisico e nelle prestazioni.

In alternativa, se proprio il ciclista amatore ha intenzione di spendere per alleggerire la bici buttando all’aria la dieta, farebbe meglio a puntare su quei componenti che sicuramente gli daranno un maggior vantaggio; Nello specifico nella scelta dei cerchi, pneumatici (si per il peso ma soprattutto per il coefficiente di attrito) e accessori interni alla gomma.

Ultimi due dati sui quali ragionare: Un ciclista di 60 kg con una bici da 12 kg così composta,

per effettuare una salita costante al 10% a una velocità di 6 km/h dovrà erogare 144 W.

Un ciclista di 80 kg con la stessa bici nelle stesse condizioni ne dovrà erogare 191 W

Un ciclista di 100 kg 242 W

Datemi retta.. Non spendete troppi soldi in componenti.. Mettetevi a dieta…