Ciclismo e Aerodinamica Per quanto riguarda il primo dato, quelli dei campioni
possiamo trovarli spesso sui quotidiani sportivi. (Per chi volesse provare a determinarlo da sé senza
la galleria del vento ho comunque ideato un sistema (descritto più sotto) che
permette di calcolarlo solo con l'aiuto di una discesa). La formula che ci permette di prevedere una
prestazione a cronometro è la seguente: La formula inversa (per avere la velocità sviluppata
ad una data potenza) è: Cominciamo con i numeri: Consideriamo ora Indurain: Provate su voi stessi: MAx. pot, aer. = 3 l/min.; soglia anaerobica
all'85% = 2,55 l/min; efficienza del 20% = 0,51 l/min che corrispondono a circa
180 W. Se volete divertirvi a calcolare il vostro Cx senza
galleria del vento, dovrete avere un po' più di pazienza perché c'è bisogno
di qualche formula in più (comunque si tratta di Matematica e Fisica delle
superiori, alla portata di tutti). Scegliete una discesa abbastanza lunga,
rettilinea e in pendenza costante. In assenza di vento misurate la velocità di
equilibrio, e cioè la velocità massima che raggiungete senza pedalare ed in
posizione aerodinamica. Se non volete complicare troppo la cosa scegliete una
giornata con circa 25 ° di temperatura e fate sì che la discesa si trovi al
massimo a 200 m di altitudine sul livello del mare (altrimenti dovrete
correggere il valore di 1,2 riportato prima nelle formule di sopra, usando delle
tabelle di conversione). di Stefano Serni Tabelle, schemi, consigli e teorie
riguardanti il Ciclismo per ottenere il massimo rendimento. Il logo, gli sfondi, le immagini, i
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Prevedere una prestazione a cronometro
di Stefano Serni
Basta avere due dati a disposizione:
Per il secondo dato, il Cx, vale lo stesso discorso (talvolta viene anch'esso
riportato in occasione ad esempio del record dell'ora). Comunque è compreso di
solito tra 0,27 (valore tipico di una gara a cronometro, con tuta e bici
aerodinamica) e 0,35 (per atleti più grossi ed alti e/o con cattiva posizione
in sella), ma il valore medio più comune per una posizione piegata sul manubrio
è di 0,31.
(1) P = 0,5*Cx*1,2*V^3, che permette di calcolare la potenza espressa ad
una data velocità.
(2) V = radice cubica di: (2*P)/(Cx*1,2).
Ovviamente la questione è molto più complicata, dato che al posto di 1,2
bisognerebbe mettere la densità dell'aria, che varia con la quota e la
temperatura (ci sono delle tabelle apposite), e poi il vero Cx è un
coefficiente puro, mentre qui noi lo assumiamo come Cx moltiplicato la sezione
frontale (che dunque consideriamo di 1 metro quadrato); inoltre c'è la
resistenza al rotolamento, che noi qui per brevità trascuriamo.
Pantani:
Max. potenza aerobica 5 l/min. Ipotizzando una soglia a circa il 90% si ha un
valore di 4,5 l/min che, con un'efficienza del 25% diventano 1,125. Dato che 1
l/min = 349 W, 1,125 sono: 1,125*349 = 393 W.
Sostituiamo tale valore nella formula (2) e consideriamo Cx = 0,28; si ottiene V
= 13,6 m/s, cioè circa 48 km/h.
Anche se questi dati devono essere presi con le molle, si capisce che
difficilmente Pantani potrebbe avvicinarsi ai 50 km/h nel record dell'ora.
Max. potenza aerobica 7 l/min. Anche qui supponiamo che la soglia sia al 90% e
l'efficienza del 25%; la potenza disponibile diventa 1,575 l/min.
Assumendo che Cx = 0,3 (considerando la maggiore stazza fisica e anche la
posizione in sella non proprio aerodinamica di Indurain), si ha:
14,5 m/s, cioè circa 52 km/h.
Anche per Indurain vale lo stesso discorso fatto per Pantani, e cioè che si
tratta di valori abbastanza teorici, ma che dimostrano il potenziale di Indurain
nelle gare a cronometro.
Considerate i dati dell'esempio precedente sulla salita :
Dalla formula (2) si ottiene (considerando un Cx di 0,3):
V = 10 m/s cioè 36 km/h di un ipotetico record dell'ora.
Stesso discorso di prima: valori teorici ma indicativi della differenza tra noi
e un campione (anche se magari ci si potrà avvicinare ai 40 km/h o persino
superarli, con l'allenamento e una migliore aerodinamica).
La forza R (resistenza aerodinamica) che determina la velocità limite è in
equilibrio con la componente della forza peso lungo la discesa, che è pari al
peso (bici compresa) moltiplicato la pendenza (4 in questo caso) e diviso 100
(la spiegazione teorica la trovate più sotto)
Se la pendenza è del 4% e la velocità limite raggiunta è di 47 km/h (13 m/s),
la forza R sarà quella che si ottiene da:
(79 kg * 4)/100 = 32 Newton.
Ora ci serve l'equazione della resistenza aerodinamica R = 0,5*Cx*1,2*v^2;
rovesciamola e otteniamo Cx = (R*2)/(1,2*V^2);
Immettiamo i dati:
Cx = (32*2)/(1,2*13^2) = 0,32.
Quindi avremo un Cx di 0,32 a parità di condizioni (stessa posizione in sella e
stessa temperatura e altitudine della prova).
e-mail: sserni@tin.it
url:
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