Come vedremo, anche le scelte tecniche che possono determinare l’una o l’altra virtù sono, sotto diversi aspetti, antitetiche.
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Stabilità -
Questa definizione può essere tranquillamente associata con il concetto fisico di Inerzia.
Infatti, in ossequio alla Prima Legge della Dinamica, dovuta al genio di Leonardo da Vinci, sappiamo che “Un corpo persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme fino a che non interviene una causa esterna a modificarne il suo stato.”
Ma questo non è sufficiente a dirci QUANTO un corpo sia capace di perseverare nel suo stato nonostante delle sollecitazioni esterne.
Per valutare questo, è necessario ricorrere alla definizione fisica di “Quantità di Moto” (che non è il numero di moto che avete in garage…).
La Quantità di Moto è la definizione analitica del concetto di Inerzia ed è quantificabile moltiplicando la massa del corpo per la sua velocità; quindi se è vero che un corpo di un certo peso da fermo è più difficile da spostare (accelerare) di un corpo simile ma più leggero, è ancor più vero che se cerchiamo di rallentare lo stesso corpo che si trova in movimento avremo bisogno di una forza ancora più grande di quella necessaria per rallentare un corpo più leggero.
Questo spiega il potere distruttivo posseduto da un proiettile (vedi la fisica del “Moto dei Proiettili”) nonostante la sua limitata massa, come spiega la maggiore pericolosità di un impatto al crescere della velocità.
La stabilità è quindi una conseguenza diretta del peso (la sua massa) del veicolo che determinerà in maniera diretta la capacità del veicolo di permanere nel suo assetto spaziale e nel suo moto rettilineo uniforme nonostante delle sollecitazioni destabilizzanti.
I parametri ciclistici e meccanici che possono influenzare la stabilità sono:
- Il valore dell’avancorsa: più è elevato e più sarà marcato
il suo effetto autoaddrizzante;
- il valore del passo: maggiore è il passo e minore sarà la
propensione del veicolo a cambiare direzione;
- distribuzione delle masse: a parità di baricentro, una
distribuzione delle masse poste il più lontano possibile da esso
determina un maggiore Momento di Inerzia del veicolo;
- effetto
giroscopico delle ruote: la massa delle ruote, posta in
rotazione, costituisce a tutti gli effetti un sistema inerziale che si
oppone ai cambiamenti trasversali di assetto del veicolo mantenendolo
all’inclinazione in cui si trova. Il suo effetto dipende dal diametro,
dall’entità e dalla disposizione delle masse rotanti rispetto al fulcro
e dalla velocità angolare posseduta;
- effetto giroscopico della meccanica: da considerare
separatamente rispetto a quello delle ruote sia perché può non variare
in maniera direttamente proporzionale alla velocità del veicolo, sia
perché può non essere orientato nello stesso senso. Infatti nelle
meccaniche trasversali (motori a V Guzzi; boxer BMW, Honda; “sogliola”
BMW; ecc.) l’inerzia generata dalle masse in rotazione si oppone al
beccheggio e non al cambiamento di inclinazione (imbardata): questo
spiega la maneggevolezza conferita da questa disposizione degli organi
meccanici in rotazione (imbiellaggio-frizione-cambio);
- penetrazione aerodinamica: un corpo più penetrante genera
meno turbolenze e quindi viaggia in un flusso d’aria che, scorrendo
laminarmene lungo le superfici laterali, costituisce una sorta di
tunnel aerodinamico in grado di opporsi a delle variazioni di assetto
del veicolo.
- una posizione alta e avanzata del baricentro: un baricentro
che ricade nella mezzeria anteriore del veicolo, come già visto
nell’articolo sugli Effetti del Baricentro sulla Dinamica della
Moto assicura al corpo una maggiore coerenza direzionale,
così come accade ad un giavellotto che tende a rimanere in assetto
costante lungo la sua traiettoria proprio perché ha la punta più
pesante. Un baricentro più alto determina un maggior Momento d’Inerzia
che si oppone maggiormente alle variazioni d’inclinazione del veicolo.
Per contro, un baricentro alto ed avanzato determina un maggior effetto
destabilizzante quando si considera un’accelerazione o una
decelerazione del veicolo, ciò per la maggiore entità dei fenomeni di
Trasferimento dei Carichi che ne derivano;
- capacità di assorbimento delle sospensioni: delle
sospensioni scorrevoli, dalle opportune caratteristiche elastiche ben
proporzionate alla massa del veicolo e delle sue ruote (masse non
sospese), uno scarso frenaggio dei fluidi veloci e per contro un
discreto frenaggio dei fluidi lenti agiranno da filtro alle
sollecitazioni provenienti dalle asperità del fondo stradale;
- ridotta sezione laterale: relativamente alla sola influenza destabilizzante che può avere un vento laterale, una sezione del veicolo ridotta, centrata in basso ed in prossimità del baricentro limiterà l’effetto di un vento dalla componente trasversale al veicolo. Ad esempio: dei cerchi a raggi assicurano una maggiore permeabilità ai flussi d’aria trasversali rispetto a dei cerchi con razze in lega di sezione molto più importante dei raggi; la presenza di grosse carenature o bauletti costituisce una importante superficie velica il cui Centro di Spinta può allontanarsi molto dal baricentro (caso del bauletto) enfatizzando l’effetto destabilizzante che può avere un vento laterale.
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Tenuta di Strada -
La “tenuta” che a noi più interessa è in definitiva la capacità che ha il veicolo di percorrere velocemente una traiettoria curva.
La velocità critica di cui tenere conto è la Velocità Angolare, non quella periferica (o tangenziale cioè la velocità del veicolo rilevata dal tachimetro), in quanto l’accelerazione centripeta, e di conseguenza la reazione al suolo necessaria a contrastarla, è determinata dal solo valore della Velocità Angolare.
Sappiamo, in teoria ma anche dall’esperienza di ogni giorno, che un veicolo su ruote riuscirà ad avere una velocità angolare tanto maggiore quanto minore è la sua massa, visto che la spinta centrifuga cresce in funzione della massa moltiplicato la velocità angolare al quadrato, quindi in ragione molto superiore di quanto non aumenti l’aderenza all’aumentare del carico verticale.
Per cui, oltre al principale parametro che influenza (inversamente al suo valore) la tenuta di strada del veicolo, ovvero la sua massa, bisogna considerare altri due aspetti fondamentali: la maneggevolezza e la tenuta di strada vera e propria.
La maneggevolezza è, all’atto pratico, la disponibilità del veicolo a cambiare direzione, per cui se noi abbiamo un veicolo capace di una determinata aderenza ma poco maneggevole (molto inerziale) saremo costretti a sacrificare una parte della sua tenuta (reazione al suolo, aderenza disponibile) per indurre il veicolo a cambiare direzione, ciò anche dopo averlo iscritto in traiettoria, visto che una traiettoria curva costituisce a tutti gli effetti un continuo cambiamento di direzione!
Quindi, riassumendo in breve le caratteristiche che conferiscono maneggevolezza alla moto dovremo disporre di una ridotta avancorsa, un passo contenuto, una forte centralizzazione delle masse ed un ridotto effetto giroscopico longitudinale conferito da ruote e meccanica: in pratica l’esatto contrario delle caratteristiche che conferiscono stabilità.
Tuttavia, la maneggevolezza (handling) del veicolo influisce in maniera tutto sommato limitata sulla sua capacità di assicurare forti accelerazioni centripete, ma non per questo è da trascurare.
Invece l’aderenza pura al suolo e la coerenza di traiettoria (cioè: limitati angoli di deriva) di cui abbiamo bisogno per contrastare la spinta centrifuga, dipendono sostanzialmente da:
- caratteristiche di aderenza tra le mescole di gomma ed il
fondo stradale, anche in funzione delle temperature in gioco;
- risposta elastica e deformabilità delle carcasse: una
carcassa è a tutti gli effetti un organo della sospensione interagente
con le sospensioni propriamente identificate come tali. Inoltre la sua
deformabilità laterale, in funzione della spinta centrifuga e
dell’angolazione della ruota rispetto al suolo, incide in maniera
diretta sull’entità dell’Angolo di Deriva, ovvero la differenza di
direzione che si crea tra l’asse longitudinale della ruota e la
tangente della traiettoria effettivamente percorsa;
- la capacità delle sospensioni di trasferire dal veicolo
alle ruote un costante carico verticale al suolo: condizione necessaria
per l’ottenimento di una aderenza costante che, come sappiamo, dipende
dal coefficiente d’attrito moltiplicato il carico applicato, sull’unità
di superficie;
- se pur indirettamente, il grado d’inclinazione del veicolo: infatti a parità di velocità angolare, una moto poco inclinata a causa del suo baricentro molto spostato verso il centro della curva (maggior braccio di leva) comporterà sulle carcasse delle gomme una maggiore deformazione laterale che a sua volta aumenta gli angoli di deriva spostando all’esterno la traccia della traiettoria effettivamente percorsa. Il fenomeno però può essere compensato dalla maggiore direzionalità di cui gode una ruota meno inclinata rispetto ad una molto inclinata. Per estremizzare il concetto, diciamo che una ruota orizzontale al suolo non gode di nessuna “Preferenza Direzionale” mentre tale prerogativa sarà massima con una ruota perfettamente verticale: è uno dei vantaggi che permettono alle auto di percorrere le curve più velocemente delle moto….
Per l’esatta comprensione dell’articolo, invito i lettori a cercare per proprio conto l’esatto significato delle definizioni tra virgolette o contraddistinte dall’uso di maiuscole; definizioni normalmente in uso nello studio della Dinamica e della Meccanica applicate al Motociclo in generale.