Quanto influenza il PESO del biker e della mtb sulle prestazioni?

Quanto influenza il peso del biker e della mtb sulle prestazioni?

 
Di solito il periodo natalizio va a modificare un fattore che incide in maniera importante sulle performance in sella, ovvero il peso.
Altrettanto spesso sentiamo dibattiti infiniti tra chi consiglia di alleggerire prima alcuni componenti della bicicletta rispetto ad altri, ruote, ammortizzatori, cambi, freni, telai, copertoni e chi più ne ha più ne metta.
 
Carta alla mano e ingegnere a disposizione, rispondiamo alle vostre domande!
 
Durante il periodo natalizio avviene uno strano fenomeno, l’andamento del peso del biker e della propria bicicletta vanno in due sensi opposti, mentre per biker di solito il peso aumenta, complici le grandi abbuffate, per quanto riguarda la bici invece spesso il peso diminuisce, causa regali (spesso auto-regali 😉 ) mirati a migliorare il proprio mezzo con componenti sempre più leggeri e performanti.
 

la prova

Vediamo di capire dal punto di vista scientifico come il variare del peso dei diversi componenti dell’insieme bici+biker vadano effettivamente ad incidere sulla resa ed eventualmente sull’alleggerimento di quali componenti è più redditizio investire.
 
Abbiamo creato un foglio di calcolo ad hoc per capirci qualcosa di più e riuscire a formulare qualche considerazione, il link per scaricarlo lo trovate alla fine del post, ma intanto vi spieghiamo come utilizzarlo!
(N.B.: Il foglio di calcolo si sostanzia di formule fisiche teoriche la cui attinenza alla realtà è stata verificata).
 

i dati

Le variabili di INPUT che considereremo saranno:

• Peso del biker
• Peso dei cerchi + peso gomme
• Peso dei mozzi + peso raggi, dischi, pacco pignoni etc..
• Peso telaio
• Peso componenti
• Coefficiente attrito volvente pneumatici
• Velocità
• Pendenza
• Diametro ruota
• Anti-squat bici

 
Gli OUTPUT saranno invece:

• Potenza totale
• % di potenza rispetto riferimento
• % di facilità accelerazione rispetto riferimento

 
Fissiamo un riferimento:

• Peso del biker 75Kg
• Peso dei cerchi + peso gomme 2Kg
• Peso dei mozzi + peso raggi, dischi, pacco pignoni etc.. 1,5Kg
• Peso telaio 2,5Kg
• Peso componenti 7,5Kg
• Coefficiente attrito volvente pneumatici 0,007/R – Maxxis Crossmark
• Velocità 15Km/h
• Pendenza 3%
• Diametro ruota 29”
• Anti-squat bici 120% (per il rapporto considerato) come buon valore medio

 
Con queste condizioni la potenza (fatica) che il biker dovrà erogare per mantenere la velocità imposta è di 187 Watt
 
Quindi PIÙ SARÀ ALTA LA POTENZA E PIÙ FATICA IL BIKER DOVRÀ FARE.
 

 
Se diminuiamo di 1Kg il peso dei componenti ed aumentiamo di 1Kg il peso del biker notiamo che la potenza aumenta di circa il +0,2%.
 

 
-Diminuiamo di 3Kg il peso dei componenti ed aumentiamo di 3Kg il peso del biker notiamo che la potenza aumenta di circa il +0,6%.
 

 
Capiamo quindi che la variazione di peso del biker influenza maggiormente la resa di pedalata rispetto il peso di telaio e componenti (circa 3 volte di più).

Questo è dovuto dall’effetto che il peso del biker ha sul bobbing della bici in fase di pedalata.
Durante la pedalata ci sono delle fasi “morte” (pedivelle perpendicolari al terreno) e delle fasi “attive” (pedivelle parallele al terreno), questa variazione di potenza (rapporto circa 1:2 con corona circolare) genera un’accelerazione ed una variazione di quantità di moto (Q=m*v), maggiore è la massa che genera questa accelerazione e maggiore energia viene trasferita al telaio che si comprime e riestende, dissipando energia.
 

 
Più l’anti-squat della bici si allontanerà dal 100% (sia in più che in meno), più sarà accentuato questo effetto.
Vediamo l’esempio con un anti-squat del 140% mantenendo le altre condizioni come sopra:
La potenza di riferimento aumenterà a 200W ma la potenza di indagine aumenterà dell’1,1% rispetto al +0,6% di prima.
 

 
Queste considerazioni fatte fino ad adesso ovviamente sono valide ESCLUSIVAMENTE per una bici full (anche con ammortizzatore che blocca parzialmente) visto che sono ad oggi le più vendute.
 
Ora veniamo alle ruote.
Rispetto la condizione iniziale diminuiamo di 0,5Kg il peso in zona cerchio (cerchio, gomma, etc)
ed aumentiamo di 0,5Kg il peso del biker.
La potenza aumenta del +0,1% (praticamente di nulla) ma la facilità di imporre un’accelerazione alla bici aumenta di quasi il +22%.
 

 
Se togliamo invece quei 0,5Kg alla zona mozzo vediamo come la facilità di accelerazione crolla ad un +4,3%.
 

 
Capiamo quindi come un fattore cruciale per avere una bici più scattante è il peso di cerchio+gomma.
La motivazione risiede nel momento di inerzia (I), più è grande e più il corpo si oppone alla variazione di velocità rotazionale.
Più sarà grande il diametro della ruota e minore sarà la facilità di accelerazione, ma minore sarà il diametro e maggiore sarà l’attrito volvente.
 
Proviamo a comparare una 29” con una 26”.
29” R=0,38m I=0,2658 P=187W
26” R=0,34m I=0,2097 P=195W
Facilità di accelerazione +21%, Potenza +4,2%
 
Visto che siamo in zona ruota parliamo anche dell’attrito offerto dalla gomma (tralasciando il peso della gomma stessa).
La gomma di riferimento è una Maxxis Crossmark ed ha un coefficiente di attrito volvente di 0,007/R (nell’esempio gonfiata a 3 bar su superficie ghiaiosa), in immagine alcuni valori trovati on-line per alcune gomme in commercio.
 

 
Passando ad una Maxxis Minion la potenza aumenta di un +7,6%, con una Wetscream addirittura di un +12%, l’equivalente di caricarsi in zaino 9Kg extra!!!
 

 

conclusioni

Quindi concludendo possiamo dire che se proprio vogliamo spendere dei soldi per migliorare le performance della nostra bici quello che ci conviene fare è investire su un set di ruote più leggere (o solamente dei cerchi), optare per delle gomme più scorrevoli (che però spesso pregiudicano il fattore grip) e più leggere (più delicate).
Se abbiamo una full e vogliamo invece alleggerire gli altri componenti, il gioco comincia a non valere più la candela, conviene aspettare che finisca il periodo natalizio e mettersi a dieta. L’alleggerimento di telaio, stem, manubrio, reggisella, sella etc può avere senso forse solamente per un biker che ha raggiunto il suo peso forma in quanto ogni Kg in meno su di noi vale circa 3Kg sulla bici mentre per un biker dotato di bici front hanno esattamente la stessa valenza…ma costi decisamente diversi…!!!
 
 
Che ne pensate? Fateci sapere il vostro punto di vista commentando qui sotto!
 
 
LINK DOWNLOAD TABELLA DI CALCOLO: Download CALCOLO_WATT.xlsx
 
 
Testo e screenshot tecnici: Max Delise
Foto di copertina: it.depositphotos.com

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