Migliorare l’aerodinamica per ottimizzare le prestazioni ciclistiche

Migliorare l’aerodinamica per ottimizzare le prestazioni ciclistiche

01 Settembre, 2012

La frazione ciclistica, nel triathlon, Ironman in particolare, è da sempre banco di prova di soluzioni tecniche all’avanguardia. Oggi, vediamo, come – attraverso anche le conoscenze degli studi in aerodinamica degli ultimi anni – possiamo migliorare le nostre prestazioni in gara, senza fatica. In effetti, solo attraverso dei semplici accorgimenti, legati alla scelta dei materiali (ruote, telaio, manubrio, casco, abbigliamento) e alla posizione in sella si può andare più forte a parità di potenza meccanica applicata ai pedali (in termini semplici, sforzo/fatica). Una breve e semplice introduzione per capire le forze che agiscono  mentre si pedala. Parliamo di ciclista che pedala, su strada asfaltata con grana fine, in pianura, in assenza di vento. Le forze che agiscono sono per la maggior parte di tipo aerodinamico, cioè dipendono dalla resistenza che il complesso atleta,  bicicletta, attrezzatura (casco, ruote, borracce) offrono all’aria. L’equazione è la seguente:

Fcx = 0,5*D*AF*CD*V2
Fcx = forza delle resistenze aerodinamiche, si misura in Newton
D = densità dell’aria ( solitamente è 1,226 a livello del mare, a 1.500 m di altezza è circa 1,056 e a 3.000 m è di 0,905)
AF = area frontale, si misura in metri al quadrato, solitamente è compresa tra 0,4 e 0,8, questo valore dipende molto  dall’altezza dal peso del ciclista.
CD = coefficiente aerodinamico, ed è dato dalla forza dell’oggetto, e può variare da 0,7 a 0,9
V = velocità in metri al secondo (NB è espressa al quadrato)
* = segno di moltiplicazione
Di conseguenza la potenza meccanica della componente aerodinamica (si misura in watt) sarà data da:

W = Fcx*V

Abbiamo trascurato volutamente il calcolo delle resistenze di rotolamento data dall’attrito delle gomme sull’asfalto e anche la pendenza della strada (sarà oggetto di altri approfondimenti). Da questi numeri, che forse ci creano un po’ di confusione, emerge una realtà importante: per andare forte, in pianura, bisogna essere aerodinamici. Quindi a parità di potenza meccanica (watt) impressa al pedale, la velocità aumenta se si è più aerodinamici.

  • Migliorare il Cx
    Dalle formule, si è potuto vedere che essere aerodinamico vuole dire avere Area Frontale AF e un coefficiente aerodinamico CD bassi, il prodotto di questi due valori è il Cx. Se conosciamo il nostro Cx possiamo provare a migliorarlo. Il metodo scientifico, più attendibile è quello di andare in galleria del vento e calcolarlo direttamente, questa soluzione è molto costosa, si parla di centinaia di euro per sessioni di pochi minuti, oppure farlo empiricamente in un tratto in discesa.
  • Metodo empirico
    Si prende una discesa asfaltata bene, diritta e della lunghezza di circa 500-700 m con pendenza media di 3-4%.  Dopo una fase di lancio iniziale, di poche pedalate, poi le gambe devono fermarsi in posizione standard con le ginocchia chiuse vicino al tubo orizzontale, si vede la massima velocità stabilizzata (che vediamo per più tempo sul nostro ciclocomputer) che si raggiunge nella posizione e/o con i materiali (casco, ruote, manubrio) che si vuole testare. Più alta sarà la velocità e migliore sarà il nostro Cx. Importante è che non ci siano scie e soprattutto che il vento sia assente! Giusto per avere qualche parametro di riferimento, un ciclista in posizione da cronometro ha un Cx compreso tra 0,24 e 0,28, lo stesso ciclista in posizione da strada normale con le mani sul manubrio avrà valori compresi tra 0,35 e 0,39. A questo punto possiamo provare a testare differenti posizioni e differenti materiali, attenzione, però, a considerare l’errore che potrebbe essere dato, nella situazione reale, dalle turbolenze che fanno gli arti inferiori mentre si pedala.
  • Esperienza in galleria del vento
    Ho partecipato a una sessione di prove di materiali e posizione nella galleria del vento di Ginevra, organizzata da Mavic (www.cmefe.ch). I ricercatori dell’azienda francese hanno elaborato un software che permette in tempo reale di verificare le variazioni di Cx e anche la potenza teorica assorbita alla velocità di 50 km/h. In queste condizioni si studiano i materiali con vento frontale e con angoli da 0° fino a 20°, in modo da simulare le reali condizioni di gara all’aperto. Si vede come un telaio sia migliore di un altro e come una scelta di ruote (alto profilo, medio, lenticolare) prevalga su un’altra. Non è detto che il telaio più aerodinamico in condizioni di vento perfettamente frontale lo sia anche con vento laterale! Inoltre, lo studio del vento laterale fa propendere per scelte di ruote non tradizionali e con soluzioni anche ardite. La situazione cambia ulteriormente, quando sul mezzo sale il ciclista, infatti, si vede come sia fondamentale l’assetto delle spalle e del torace, oltre alla posizione delle mani. Il casco aerodinamico offre dei grossi vantaggi a patto che sia indossato bene e che si riesca a mantenere la testa ferma. Va inoltre ricordato che la posizione con il Cx più basso è solitamente anche quella meno confortevole e quindi, nel caso di atleti dediti all’Ironman o half Ironman, si deve tenere in considerazione il comfort. Un ciclista che affronta una gara a cronometro trascorre in posizione da 20’ fino a 60’, un triatleta dalle 2 alle 5 ore! Inoltre, la resistenza dell’aria cresce con il quadrato della velocità e quindi incrementi di 1 km/h da 34 a 35 km/h sono ben diversi che da 40 a 41 km/h e che l’efficienza aerodinamica diventa determinante al di sopra dei 37-38 km/h.

Per essere più aerodinamici a volte basta essere più flessibili e con la muscolatura posteriore abbastanza lunga da permettersi una buona discesa in avanti delle spalle, in modo da avere il tronco quasi parallelo al suolo. Quindi fare stretching e riequilibrare la muscolatura sono strategie vincenti.

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