Sapere Scienza

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Vento trasversale in bicicletta

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Andando in bicicletta controvento si fatica di più e si avanza lentamente a causa del freno aerodinamico. Mostriamo che anche un vento trasversale può incrementare lo sforzo.

 

La forza frenante dell'aria è in massima parte dovuta alla pressione contraria al moto, ossia agli urti frontali delle molecole dell'aria, e in più all'attrito causato dalla viscosità del gas che, scorrendo sulla superficie di ciò che si muove, consuma energia. Se il moto è rapido, la pressione agisce anche per il risucchio posteriore che si crea poiché il flusso d'aria, nel richiudersi, crea una zona di vorticosità. Importanti turbolenze frenanti sono prodotte anche dal telaio e dalle ruote a raggi.

 

Flusso turbolento

 

 

Oltre al vento reale, il ciclista deve fendere anche il "vento apparente" che nasce dal movimento stesso. La resistenza opposta dal vento globale cresce con il quadrato della velocità.

 

Se c'è vento trasversale, il "vento apparente" si combina con esso. La velocità del flusso d'aria globale si ottiene dalla diagonale del rettangolo formato dai due vettori a 90° tra loro. Lo stesso vale per la forza resistente, ma poiché essa è proporzionale al quadrato della velocità, si trova che la componente contraria al senso di marcia cresce rispetto a quella del "vento apparente". Si applica il teorema di Pitagora alle due forze, quindi si proietta la forza risultante sulla direzione di moto, compito che lascio ai lettori. Se per la velocità del ciclista si prende 20 km/h (resistenza 202=400, in unità arbitrarie) e per quella del vento trasversale 34,64 km/h (resistenza=1200), si trova 800, il doppio di quella in assenza di vento reale!

 

Freno aria

 

I telai delle biciclette moderne sono molto migliorati in fatto di aerodinamicità. Il ciclista, per parte sua, può indossare vestiario che riduce gli attriti e un casco aerodinamico, oltre a prendere una posizione rannicchiata per diminuire il valore della sua sezione d'urto.

 

Credits immagine: foto di Chris Peeters da Pexels

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Andrea Frova

Andrea Frova, nato a Venezia, già Ordinario di Fisica Generale alla Sapienza, ha fatto ricerca nel campo della luce e delle proprietà ottiche dei semiconduttori. È autore di molte pubblicazioni scientifiche nelle maggiori riviste internazionali. Ha anche scritto testi di divulgazione, saggi musicologici e libri di narrativa. Ha vinto il "Premio Galileo per la divulgazione scientifica" nel 2008 con Se l'uomo avesse le ali (Rizzoli-BUR), e il "Premio Città di Como" con il saggio storico-scientifico Newton & Co. - Geni bastardi (Carocci 2015). Il suo ultimo libro è Luce, una storia da Pitagora a oggi (Carocci 2017).

copertina   luglio-agosto 2019

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