Aerodinamica nella bici: prevale il fattore umano

L’importanza della continua ricerca scientifica per migliorare le prestazioni nello sport. Il professore Alessandro Talamelli in un’intervista al CUBo: “Se andiamo a scorporare i contributi della resistenza aerodinamica tra ciclista e bici, vediamo che l’85% di essa dipende dal ciclista. Solo il 15% dipende dalla bici”.

Fu un’intuizione aerodinamica dell’estroso Boone Lennon, meccanico di LeMond a decretare una nuova era nella storia del ciclismo. Siamo alle porte degli anni ‘90 durante il Tour de France 1989: Greg LeMond vinse all’ultima cronometro per soli otto secondi di vantaggio sul francese Laurent Fignon. A fare la differenza, a favore dell’americano, le aero-prolunghe sulla bici, la posizione del corpo allungata, il casco e la visiera rispetto ai capelli raccolti, occhiali con montatura di metallo e la posizione del corpo più alta del ciclista francese. Recenti simulazioni numeriche al calcolatore hanno stimato in più di un minuto il vantaggio riconducibile alle aero-prolunghe e alla conseguente posizione del corpo nella ultima cronometro. E’ stata persino calcolata la resistenza aerodinamica creata dal codino sciolto del francese nel confronto diretto con il caschetto di LeMond. La chioma al vento era costata a Fignon circa 16 secondi, ergo, in buona sostanza, il Tour de France.

Simulazione numerica al calcolatore

Viene fondamentale, pertanto, domandarsi cosa si intenda per aerodinamica e soprattutto quanto sia davvero importante nel ciclismo. Abbiamo trattato l’argomento con il professore Alessandro Talamelli, docente di fluidodinamica al Campus di Forlì, già direttore del Centro interdipartimentale per la ricerca Industriale – Ciri Aeronautica – e ideatore di Ciclope (Centre for International Cooperation in Long Pipe Experiments), la galleria del vento a Predappio, dove è operativo un laboratorio internazionale per lo studio della turbolenza. Il professore è anche un noto appassionato di sport, è un ironman.

“L’aerodinamica è una branca specifica della fluidodinamica che studia le forze che si generano quando all’interno di un fluido noi mettiamo un corpo in movimento.  Gli effetti fluidodinamici vengono schematizzati con una forza che viene scomposta in due direzioni, una parallela al moto, chiamata ‘resistenza’ (quella che più interessa nel ciclismo) e una perpendicolare, chiamata ‘portanza’ (fondamentale negli aerei, perché è la componente che mantiene il velivolo in volo)”-interviene il prof. Talamelli. 

Storicamente la studio della portanza nasce prima di quello della resistenza. Per determinate ragioni di carattere fisico matematico, infatti, la portanza può essere studiata senza l’uso del calcolatore. “Negli anni ‘30 i modelli matematici per lo studio della portanza, finalizzati alla progettazione di un velivolo, erano sostanzialmente simili a quelli odierni, per questo motivo i velivoli non sono cambiati molto da allora. La tecnologia ha giocato un ruolo fondamentale, invece, nello studio della resistenza aerodinamica. Per dare qualche numero, le auto degli anni ‘50 avevano una resistenza aerodinamica doppia rispetto alla resistenza delle auto moderne”. 

E’ ora possibile sapere quanto siamo ‘aerodinamici’ in un determinato contesto utilizzando una formula matematica. È bene sottolineare, tuttavia, che sono aspetti che possono avere un impatto a livello progettuale o a livello sportivo professionale; per uno sportivo amatoriale è di fatto quasi del tutto irrisorio calcolare la sua capacità di ‘fendere’ l’aria.

Bici in galleria del vento

“La resistenza aerodinamica è legata a diversi fattori: alla velocità al quadrato, aumenta quindi con l’aumentare della velocità. A titolo semplificativo a 60 km/h la resistenza aerodinamica è 36 volte superiore rispetto alla resistenza del ciclista amatoriale che va ai 10 km/h. La resistenza dipende anche dalla densità dell’aria, questo spiega perché chi vuole stabilire dei record va in quota; dall’area frontale, ovvero dalla superficie occupata dal nostro corpo e che impatta direttamente con l’aria; infine, altro elemento, un coefficiente aerodinamico, che si stabilisce sulla base della rugosità e dei materiali del ciclista e del telaio”. 

La cosa sorprendente, per chi è profano di studi in fluidodinamica, è scoprire che i maggiori responsabili della nostra ‘aerodinamicità’ siamo noi stessi. Per essere davvero ‘aerodinamici’, l’elemento fondamentale è effettuare un posizionamento in sella che renda possibile la riduzione della superficie frontale. “Se andiamo a scorporare i contributi della resistenza aerodinamica tra il ciclista e la bici vediamo che l’85% di essa dipende dal ciclista. Solo il 15% dipende dalla bici. La bici è, ovverosia, strumentale a metterci in assetto migliore; la sua efficienza aerodinamica gioca invece un ruolo grandemente secondario. Certo, per una gara professionistica anche tre secondi di vantaggio possono fare la differenza.”

Prof. Talamelli

Infine il pedalare in fila, ovvero l’uno nella scia di chi lo precede, porta enormi vantaggi ai ciclisti che seguono il capofila. Conclude il professore: “Numerosi sono gli studi in galleria del vento per individuare le migliori geometrie di flusso. Il beneficio del secondo atleta in termini di resistenza aerodinamica è di circa il 45%, valore che aumenta con l’aggiunta di altri componenti la fila”. 

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