Tecnica
L'Aerodinamica nel Ciclismo: il CX
di Stefano Orazzini
METODO DUE
La seconda richiede qualche calcolo matematico e una prova da effettuarsi su strada. Il risultato a patto di seguire tutte le indicazioni è ottimo.
Innanzitutto bisogna avere la fortuna di trovarsi in una zona collinare e avere a disposizione un tratto di strada di almeno 500 m, possibilmente rettilineo e soprattutto in discesa a pendenza costante (attorno al 3-5%), un ciclocomputer, un altimetro (o conoscere esattamente la pendenza della strada) e ... una giornata senza vento !!
Con l'altimetro e il ciclocomputer si rilevano dislivello e lunghezza del tratto stradale per ricavarne la pendenza, quindi ci sistemiamo nel punto più in alto e con una leggera pedalata facciamo partire la bici per la discesa e assumiamo la posizione in bici della quale vogliamo ricavare il cx.
La bici accelererà lentamente e raggiungerà un punto massimo di velocità che chiameremo velocità di equilibrio dopodiché, mantenendo la stessa posizione in bici, la velocità rimarrà costante.
In pratica, quando la velocità raggiunge il punto di equilibrio, il valore della forza di resistenza aerodinamica (Fcx) è pari al valore della forza di resistenza al peso (Fp) + la forza di resistenza agli attriti e le due forze stanno in equilibrio.
Questa velocità potrebbe aumentare o diminuire variando la posizione in bici, (alzandosi sulla sella rallenteremmo, mentre assumendo una posizione più raccolta accelereremmo) il che equivale a dire variare il cx, in quanto la forza peso e gli attriti rimarranno costanti perché peso,attriti, pendenza e forza di gravità rimangono costanti, così come la densità dell'aria.
Per fare un paragone pensate ai paracadutisti che si lanciano nel vuoto e compiono le evoluzioni in aria.
Al momento che si lanciano dall'aereo subiscono una brusca accelerazione dovuta alla forza di gravità che attira il peso del paracadutista, fino a raggiungere una velocità di equilibrio (mantenendo la stessa posizione) quando la resistenza aerodinamica avrà eguagliato la forza peso.
A questo punto il paracadutista per "accelerare" o "frenare" deve modificare il suo Cx cambiando posizione: per frenare si metterà in posizione orizzontale distendendo braccia e gambe, in pratica avrà così un'area frontale maggiore e un coefficiente aerodinamico più alto aumentando il Cx; viceversa per accelerare assumerà una posizione a verticale "a candela" riducendo l'aera frontale e minimizzando il coefficiente aerodinamico, con conseguente riduzione del Cx.
Memorizzate il valore massimo della velocità ed eseguite questi calcoli:
a) troviamo la forza di resistenza al peso (Fp)
esempio
peso ciclista + bici p = 80 kg
pendenza i = 5% = 0,05
Fp = 80*0,05*9,81 = 39,24 N
b) e quella di resistenza agli attriti (Fa)
esempio
peso ciclista + bici p = 80 kg
attrito a = 0,004
Fp = 80*0,004*9,81 = 3,14 N
c) quindi prendiamo l'equazione della (Fcx)
e consideriamo Cx come il prodotto tra m e cd e otteniamo:
dal momento che sappiamo che in condizioni di velocità di equilibrio Fcx e (Fp+Fa) si equivalgono andremo a sostituire tutti i termini noti e metteremo il valore conosciuto di (Fp+Fa) al posto di Fcx.
esempio
velocità v = 54 km/h (15 m/s)
densità aria h = 1,20
Fcx = Fp+Fa = 39,24 + 3,14 N = 42,38
42,38 = 0,5*1,20*cx*15*15
c) adesso a noi interessa trovare Cx in funzione di tutti gli altri fattori. Così con una semplice operazione matematica otterremo:
esempio
Cx = (42,38*2)/(1,20*15*15)
Cx = 84,76/270
Cx = 0,32
Abbiamo così ottenuto il valore del cx per la posizione che abbiamo testato.
Se ne volessimo testare un'altra, dovremmo ripetere la prova e naturalmente, se la velocità sarà maggiore, vorrà dire che il valore del Cx sarà minore (posizione migliore), se viceversa diminuirà, il Cx sarà maggiore (posizione peggiore).
Avevamo premesso di effettuare il test in una giornata senza vento, dal momento che risulta ovvio che anche una brezza favorevole o contraria di pochi metri al secondo, inficerebbe il risultato della prova.
Clicca qui per calcolare on line il CX con il metodo 2
