Tra geometrie e tecnica di guida: il centro di gravità

biker_simone

Biker grossissimus
31/1/05
5.318
0
39
Celle Ligure (SV)
Cos'è il centro di gravità (o centro di massa)



In sella alla vostra mtb, lungo una ripida salita o percorrendo una discesa divertente e sconnessa, avete mai notato quanto sia indispensabile spostare il vostro corpo rispetto alla bicicletta in base alla situazione che avete sotto le vostre ruote? Ma perchè questo è davvero indispensabile e come è legato agli aspetti geometrici della mtb?

Il sistema bicicletta + biker ha un punto caratteristico molto importante per tutti gli aspetti statici e dinamici: il centro di gravità, o meglio detto centro di massa (oppure anche baricentro). Cos'è? Detto a parole è il punto medio della distribuzione della massa del sistema bicicletta + biker. -In pratica il centro di gravità viene a trovarsi in un punto vicino a quello indicato nella figura sotto:



Questo punto è importante perchè la dinamica di noi in sella può essere studiata analizzando il movimento del centro di gravità, applicando ad esso tutte le forze che derivano dall'esterno. Sottolineo che in questo articolo parlerò sempre di bicicletta e biker considerandoli come un un unico oggetto, visto che questa è la realtà dei fatti. C'è di più: il peso di una mtb è molto più basso di quello del rider, per cui il centro di massa è strettamente legato alla posizione in sella del rider. Non ha nessun significato pratico o geometrico parlare del centro di gravità della bicicletta soltanto. Più avanti nell'articolo approfondirò questo punto.

Avendo capito cosa è il centro di gravità, immaginate facilmente che esso può essere spostato in tutte le 3 direzioni spaziali semplicemente muovendo il proprio corpo rispetto alla bicicletta: il discorso vale se si è seduti in sella, ma ancor più in piedi sui pedali, visto che in questo caso la mobilità del rider è ben maggiore.

Centro di gravità e guida



La posizione longitudinale del centro di gravità (avanti - indietro per intenderci) determina la suddivisione del peso caricato tra le 2 ruote. Il corpo del rider in avanti, sposta in avanti il centro di gravità e aumenta la percentuale del peso caricata sulla ruota anteriore; viceversa se il rider arretra il suo corpo rispetto alla bicicletta. Un maggior peso caricato sulla ruota comporta maggior tenuta e grip di quella ruota. Idealmente, con il centro di gravità in posizione centrale, si hanno una tenuta e grip uguali su entrambe le ruote. Visto che la mtb non è per nulla uno sport ideale, la posizione del centro di gravità va adattata alle reali condizioni del terreno. Ad esempio in curva è sempre bene che il centro di gravità sia in posizione centrale o avanzata: in questo modo si ha garanzia di un buon grip dell'anteriore; nel caso in cui il rider fosse troppo sbilanciato in avanti si può avere la perdita di aderenza della ruota posteriore, ma questa situazione è sicuramente più gestibile di uno scivolone della ruota anteriore. Senza arrivare al limite della perdita di aderenza delle ruote, si ha che un centro di gravità in avanti produce sovrasterzo, mentre un centro di gravità arretrato produce sottosterzo.

Nell'articolo sulle sospensioni monocross ho parlato del fenomeno dello squat, ovvero della compressione della sospensione posteriore indotto dal trasferimento di carico durante le accelerazioni brusche. Un fenomeno analogo si ha in frenata quando il trasferimento di carico avviene dalla ruota posteriore verso quella anteriore. In entrambi i casi il trasferimento di carico è determinato principalmente dall'interasse della bicicletta (per ripassare cosa è l'interasse o passo, leggete-questo) e dall'altezza del centro di gravità. Un interasse lungo limita i trasferimenti di carico, al contrario di un interasse corto che rende la bicicletta più soggetta agli ondeggiamenti dovuti a frenate o accelerazioni. -Tanto più basso è il centro di gravità, tanto più la bici sarà stabile sotto i trasferimenti di carico, al contrario di quanto accade con un centro di gravità alto. Per esemplificare: una bici con interasse corto e centro di gravità basso può comportarsi come una bici con interasse più lungo e centro di gravità alto, dal punto di vista dei trasferimenti di carico. Una mtb fullsuspended poco soggetta ai trasferimenti di carico è stabile e mantiene le sospensioni intorno al loro range ottimale di funzionamento determinato dal sag; inoltre garantisce sempre un buon grip su entrambe le gomme, visto che le variazioni del peso applicato tra una e l'altra sono basse.

Indipendentemente da come è stata progettata la mtb che stiamo utilizzando, possiamo modificare la posizione del nostro corpo per spostare il centro di gravità e cambiare il comportamento della bicicletta per quanto riguarda tenuta, stabilità, maneggevolezza. Per esemplificare:
  • su curve ampie e molto veloci, il centro di massa deve essere centrale (o un poco avanzato, come spiegavo in precedenza) , oltre che basso per avere la massima tenuta su entrambe le ruote e stabilità.
  • su curve strette può essere utile tenere il centro di gravità più alto in modo da sfruttare il trasferimento di carico dovuto alla frenata di ingresso curva, per avere maggiore maneggevolezza
  • nelle frenate importanti un centro di gravità arretrato e basso massimizza l'effetto frenante
  • in terreni viscidi o scivolosi il centro di gravità alto può risultare favorevole per avere un maggior carico e quindi maggior grip sulla ruota anteriore durante le frenate, o sulla ruota posteriore durante le accelerazioni.


Centro di gravità e mtb



Come descritto nell'introduzione, il centro di gravità è determinato essenzialmente dal baricentro del rider nella sua posizione in bicicletta. Il centro di gravità di quest'ultima è molto meno rilevante. La bicicletta determina il posizionamento del centro di gravità di biker+mtb con le sue geometrie, e non con la sua distribuzione delle masse. L'altezza del movimento centrale è il fattore principale. Se un progettista vuole abbassare il centro di gravità di biker+mtb, non deve fare altro che abbassare i punti di appoggio del rider sulla bicicletta: quindi abbassando il movimento centrale, ottiene l'effetto voluto.

Senza riprogettare la mtb che avete in garage, potete adottare alcune semplici soluzioni per abbassare il baricentro totale:
  • Pedali più sottili, in modo che il rider sia effettivamente più in basso
  • Manubrio con un rise inferiore
  • Attacco manubrio con un angolo inferiore o un minor numero di spessori tra attacco e serie sterzo
Ovviamente un buon biker che sappia muovere il suo corpo sulla bicicletta a regola d'arte è in grado di compensare perfettamente tutti gli effetti negativi di un centro di gravità alto o dei grandi trasferimenti di carico: questo perchè, come dicevo all'inizio, la posizione del centro di gravità è sotto totale controllo del rider.
 

 

teobg81

Biker tremendus
19/12/09
1.083
0
37
Bergamo
bell'articolo spiegato in modo chiaro e semplice..

p.s. ma per i nose press invece bisogna caricare l'anteriore e mantenere il baricentro alto?? :nunsacci:
 

udc-ban

Biker cesareus
6/9/04
1.639
1
55
la legge del pendolo

provate a rovesciare un pendolo spostando il peso in alto

diventa estremamente instabile

più basso è il baricentro e meglio è

ecco perchè i mini-bambini sugli sci vanno come delle schegge

bravo simone bell'articolo

e molto esplicative le foto
 

calmocalmo

Biker cesareus
30/8/08
1.770
1
Salento
Bike
BiXs Sauvage 100
Bell'articolo... Concetti chiari e precisi...

Sopratutto questo:

"Ovviamente un buon biker che sappia muovere il suo corpo sulla bicicletta a regola d'arte è in grado di compensare perfettamente tutti gli effetti negativi di un centro di gravità alto o dei grandi trasferimenti di carico: questo perchè, come dicevo all'inizio, la posizione del centro di gravità è sotto totale controllo del rider."

Dice tutto...:il-saggi:
 

DanMax83

Biker novus
18/10/10
13
0
Strambino
Molto, molto interessante...
Ci stavo lavorando su proprio questo week-end... Mi son trovato ad affrontare una discesa non molto pendente ma con molti tornanti, non troppo stretti ma completamente senza appoggi sull'esterno... Il fondo era leggermente ghiaioso e per riuscire a percorrerli ad una decente velocità e senza perdere in continuazione la ruota davanti ho dovuto spostare il peso decisamente indietro... Inizialmente mi sembrava strano dover scaricare la ruota davanti perchè pensavo di perdere ancor di più aderenza, ma poi dopo diverse prove ho constatato che il miglior modo per percorrerli era quello!!!

Concordo con quello che hai detto tu... "la posizione del centro di gravità è sotto totale controllo del rider" e l'unico modo per acquisire una maggior abilità nello spostamento dei carichi è sperimentare la teoria in pratica!!! PROVARE... PROVARE... E RIPROVARE ANCORA!!!
 

biker_simone

Biker grossissimus
31/1/05
5.318
0
39
Celle Ligure (SV)
Eccomi con un pò di tempo per rispondere.
Per prima cosa grazie a tutti dei complimenti e delle reputazioni!!!

@teobg81: per i nose press serve che il trasferimento di carico dalla ruota posteriore a quella anteriore sia accentuato. Quindi il baricentro deve essere abbastanza alto (tenderebbe comunque a salire nella fase di alleggerimento della ruota posteriore) e avanzato compatibilmente con la pendenza del sentiero. Il grande trasferimento di carico sull'anteriore ti garantisce che l'unica ruota rimasta a terra abbia un ottimo grip.
 

ale_D_ale

Biker novus
27/12/10
3
0
Genova
Bell'articolo: la scorsa uscita sulla DH donne di Finale ho provato a curvare così, spostando un po' il centro di gravità nella direzione opposta alla curva e senza seguire col corpo l'inclinazione della bici come al solito. Ma dalla teoria alla pratica il passo è lungo.
Grazie Simone!
 

pikagio

Biker ultra
10/9/09
663
0
bergamo
si a teoria diventa pratica quando non penseremo a quello che facciamo ma diventera' automatico come il respiro
 

bikerciuc

Biker infernalis
ottimo articolo, ben trattato ed assolutamente interessantissimo, complimenti!

consentimi però una precisazione:
il baricentro è tuttavia il centro della figura geometrica costituita da biker + bici , il centro di massa (o gravità) è quello in cui sono idealmente concentrati tutti i pesi di biker + bici. Il centro di una figura geometrica prescinde dalla densità e dalla distribuzione dei materiali che la compongono e si calcola come rapporto tra il momento statico delle aree rispetto a un asse e l'area complessiva della figura.
Il centro di massa si calcola come rapporto tra momento statico delle singole masse (quindi dipendente da densità e peso dei materiali costituenti la figura geometrica)sempre rispetto ad un asse di riferimento ed il peso totale.

Nel caso in esame i due centri sono generalmente prossimi ed assimilabili in quanto sia la bicicletta che il rider, presi singolarmente, sono di materiali abbastanza omogenei quanto a peso e densità, tuttavia la distanza tra i due punti è potenzialmente in grado di generare dei momenti che a loro volta producono degli effetti dinamici intorno ai 3 principali assi di rotazione nello spazio: rollio, beccheggio e imbardata.
la stabilità dinamica di un mezzo tiene anche conto di ciò, basti pensare ad una freccia che ha la punta metallica (pesante) ed un corpo relativamente leggero: la direzionalità del volo è data dalla coppia stabilizzante che viene a crearsi tra il centro di massa e quello di resistenza aerodinamica totale grossomodo coincidente con quello della mera figura geometrica.
 

bikerdipezza

Biker ultra
30/12/07
629
6
genova
www.facebook.com
Bike
Root Miller 2015
ottimo articolo, ben trattato ed assolutamente interessantissimo, complimenti!

consentimi però una precisazione:
il baricentro è tuttavia il centro della figura geometrica costituita da biker + bici , il centro di massa (o gravità) è quello in cui sono idealmente concentrati tutti i pesi di biker + bici. Il centro di una figura geometrica prescinde dalla densità e dalla distribuzione dei materiali che la compongono e si calcola come rapporto tra il momento statico delle aree rispetto a un asse e l'area complessiva della figura.
Il centro di massa si calcola come rapporto tra momento statico delle singole masse (quindi dipendente da densità e peso dei materiali costituenti la figura geometrica)sempre rispetto ad un asse di riferimento ed il peso totale.

Nel caso in esame i due centri sono generalmente prossimi ed assimilabili in quanto sia la bicicletta che il rider, presi singolarmente, sono di materiali abbastanza omogenei quanto a peso e densità, tuttavia la distanza tra i due punti è potenzialmente in grado di generare dei momenti che a loro volta producono degli effetti dinamici intorno ai 3 principali assi di rotazione nello spazio: rollio, beccheggio e imbardata.
la stabilità dinamica di un mezzo tiene anche conto di ciò, basti pensare ad una freccia che ha la punta metallica (pesante) ed un corpo relativamente leggero: la direzionalità del volo è data dalla coppia stabilizzante che viene a crearsi tra il centro di massa e quello di resistenza aerodinamica totale grossomodo coincidente con quello della mera figura geometrica.
Mi permetto di risponderti come fisico. In fisica baricentro e centro di massa sono perfetti sinonimi. Di fatto centro di gravità, centro di massa e baricentro sono la stessa ed identica cosa. Il baricentro di cui tu parli è il baricentro che si definisce in geometria. Simone da fisico, usando interscambiabilmente i due termini, non è stato impreciso. Anche nello slang comune quando si parla di baricentro ci si riferisce al centro di massa, come in fisica. Uno dei pochi casi in cui fisica e slang vanno d'accordo.
 
  • Like
Reactions: biker_simone

biker_simone

Biker grossissimus
31/1/05
5.318
0
39
Celle Ligure (SV)
Mi permetto di risponderti come fisico. In fisica baricentro e centro di massa sono perfetti sinonimi. Di fatto centro di gravità, centro di massa e baricentro sono la stessa ed identica cosa. Il baricentro di cui tu parli è il baricentro che si definisce in geometria. Simone da fisico, usando interscambiabilmente i due termini, non è stato impreciso. Anche nello slang comune quando si parla di baricentro ci si riferisce al centro di massa, come in fisica. Uno dei pochi casi in cui fisica e slang vanno d'accordo.
Grazie per la spiegazione precisa e corretta!
E grazie bikerciuc per i complimenti!!!

[NOTA di poco interesse e pesantemente OT ;-) ] Una imprecisione voluta l'ho scritta: centro di massa e centro di gravità NON sono sinonimi. Nel caso di un campo gravitazionale non omogeneo le due cose sono ben diverse :spetteguless: Ma in tutti i casi pratici come questo le due terminologie sono perfettamente equivalenti visto che la gravità che agisce su biker+bici è omogenea.

PS: aldilà delle nomenclature, la cosa veramente difficile è sapere muovere il proprio corpo sulla mtb a regola d'arte, come solo certi campioni sanno fare!