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Il Bar della Tecnica

 

La tecnica motociclistica e la fisica che ne regola il comportamento, miti da sfatare e leggende da verificare, uno spazio per due chiacchiere su quel misterioso e affascinante oggetto chiamato motocicletta.

 

 

Una rondella non fa primavera!

Ah già era una rondine scusate ma, che diamine, smetterà di piovere e finalmente la stagione che tutti noi motociclisti aspettiamo per mesi col naso all’insù arriverà, resistete!!

Io i sintomi primaverili ce li ho già, non si tratta proprio di quelli comuni a tutti all’arrivo della stagione. Di solito, se non si è affetti da morbo motociclistico grave come il sottoscritto, i sintomi standard sono dei classici: occhi rossi, naso congestionato per via del polline e cosi via, tutte cose che con una buona dose di antistaminici ci lascia in pace.  Io invece ne ho di più specifici, magari ci fossero delle pillole! Iniziano di solito al lunedì, quando già so che passerò i seguenti cinque giorni con una domanda fissa in mente: “Dove vado con la moto sabato?” Poi devo resistere fino al venerdì, ma cacchio, la settimana è lunga e interminabile!
Tento di sopravvivere alla routine quotidiana, fingendomi interessato ai discorsi al bar tipo quanto corre Gervinho o quanto sia gnocca o meno l’ultima entrata nella casa del Grande Fratello mentre la testa è già in giro per curve e tornanti. Il mio PC sembra una stazione meteo, confronto e controllo di continuo. Incrocio dati puramente scientifici ma nel frattempo chiamo anche zia per sentire se il famoso callo che le duole quando piove si è fatto sentire ultimamente! Poi resta la cosa più difficile: schivare, con abilità seconda solo a un diplomatico di fama internazionale, inviti vari da suocere, mamme, compleanni, battesimi e matrimoni, perché il resto del mondo sembra non capire l’equazione più facile del mondo: sabato+non lavoro+sole= esco con la moto! Mica è difficile, non trovate?

Scherzi a parte l’inverno è stato come sempre lungo e freddo. Come lo avete trascorso? Avete usato lo stesso la vostra moto? O l’avete messa a riposo in attesa della stagione buona? In entrambi i casi vediamo cosa è bene controllare prima di iniziare ad usare nuovamente con più frequenza la nostra amata due ruote.
sommerso-di-lavoroDiciamo che si può parlare di ispezioni e controlli che, mi raccomando, è bene fare da soli se si possiedono le capacità per farlo, altrimenti rivolgiamoci al nostro meccanico di fiducia. Fermo restando che si parla di mezzi che sono stati fermi per qualche mese e non di rimessa in marcia di mezzi in disuso da tempo.

Dividiamo il tutto in quattro macrocategorie: Motore, Trasmissione, Freni e Pneumatici.

 

Motore:

  • Controllare lo stato di carica della batteria. Si può fare con un tester o con dei dispositivi dedicati in vendita presso i negozi di ricambi che forniscono un’indicazione in percentuale o più semplicemente anche solo una luce verde e una rossa. In caso fosse scarica procediamo prima a ricaricarla per evitare di mandarla definitivamente a terra al primo tentativo di accensione. Se di tipo sigillato limitarsi alla ricarica, se di tipo tradizionale controllare anche che il livello dell’acido sia adeguato a coprire le piastre prima di ricaricarla. Se siete stati previdenti ed avete lasciato il vostro mezzo collegato ad un mantenitore di carica saltate pure questo controllo.A4000002
  • Controllare il livello del liquido di raffreddamento. Ispezionare il livello del liquido di raffreddamento controllando che sia nei parametri previsti dalle tacche presenti sulla vaschetta di recupero. Controllare poi il livello dell’olio motore o sostituirlo se al momento dello stop si era già vicini all’eventuale sostituzione.

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  • Pulire il filtro dell’aria.  Una bella soffiata o un lavaggio in caso abbiate installato un  filtro lavabile. Il filtro è il polmone del nostro motore e senza la giusta quantità e qualità dell’aria tutti i parametri dell’alimentazione motore si alterano.

Trasmissione:

  • Controllare lo stato della trasmissione. In caso di trasmissione a catena verificarne il corretto tensionamento e lo stato di pulizia e ingrassaggio. Se a tatto il vecchio grasso si è seccato sulla catena formando una crosticina rimuoverlo con un pulitore per catene spray dedicato alle catene con o-ring e rimuovere tutto lo sporco con uno spazzolino o straccio. A pulizia effettuata ingrassare nuovamente la catena ripetendo l’operazione di ingrassaggio al rientro dal primo utilizzo.496b37f021_6449731_med

 

Freni:

  • Controllare il livello di usura delle pasticche. Verificare che ci sia la quantità di materiale frenante adeguato per affrontare i primi utilizzi ispezionando visivamente le pasticche e in caso negativo sostituirle.  Nell’immagine si nota la differenza tra una pasticca consumata (a) e una nuova (b).Img005
  • Controllo olio impianto frenante. Un corretto funzionamento dell’impianto frenante è strettamente legato alle condizioni di questo fluido. L’olio dei freni è fortemente igroscopico, tende cioè ad accumulare umidità, che durante l’utilizzo si trasforma in vapore acqueo, restituendo una frenata meno efficace o, come si dice in termine tecnico, un po’ “spugnosa”. E’ buona norma cambiarlo dopo uno stop prolungato procedendo a sostituirlo con dell’olio nuovo proveniente da un contenitore sigillato del tipo raccomandato per la vostra moto (è scritto sul tappo del serbatoio del liquido freni, posto presso ciascuna pompa). Questa operazione può essere eseguita da soli solo se in grado di farlo, mi raccomando.

 

Pneumatici:

  • Controllare la pressione. Verificare la pressione degli pneumatici che a causa dello stop, ed anche in caso di moto sollevata sui cavalletti, potrebbe essere scesa anche di molti bar. Riportarla alla pressione adeguata (di solito compresa tra 2,2 e 2,9 bar) e comunque tenendo conto di quanto raccomandato sul libretto d’uso della vostra moto.
  • Ispezionare gli pneumatici visivamente. Controllare che sulla superficie della gomma e soprattutto sulla spalla non si siano formate screpolature o spaccature. Tali segnali vanno interpretati come un indurimento della mescola a prescindere dal chilometraggio effettuato soprattutto se la moto è stata utilizzata poco. Altra indicazione utile è leggere il DOT della gomma, un numero a quattro cifre che indica la settimana e l’anno di produzione dello pneumatico. Se la gomma risulta datata a prescindere dal reale utilizzo chilometrico, se ne consiglia ugualmente la sostituzione.2ai0u42p1010712

 

Pochi semplici, ma doverosi controlli che spettano al bravo proprietario. Ricordatevi sempre di non inquinare e di smaltire i materiali sostituti negli appositi punti di raccolta, mi raccomando.

Ora non vi resta che capire se il prossimo week end ci sarà il sole e godervi una bella giornata in compagnia dei vostri amici e delle vostre moto.

 

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È più veloce in curva una moto leggera o una pesante?

È convinzione universale tra noi motociclisti che le moto leggere siano più veloci in curva di quelle pesanti. È un assioma e come tale è un fatto incontestabile: è così punto e basta, senza possibilità di replica. Sostenere qualche cosa di diverso porterebbe a fischi e ululati da stadio nella comitiva, seguiti da decine di esempi che dimostrano inequivocabilmente che le moto leggere curvano come saette e girano intorno a quelle pesanti in tutte le curve e in particolare nel misto stretto.

Ma siamo proprio sicuri sicuri che le cose stiano davvero così?…

Prendiamo due moto diverse nel peso, ma identiche in tutte le altre caratteristiche: interasse, luce a terra, posizione del baricentro, geometria delle sospensioni, dimensioni dei cerchi e degli pneumatici ecc., e domandiamoci come influisce la differenza di peso in curva.

La prima domanda da farci è se tale differenza comporta, a parità di velocità di percorrenza e raggio di sterzata, una differenza nell’inclinazione della moto. Se così fosse, chiaramente ci sarebbe un vantaggio per la moto che si inclina meno, perché essa all’inclinazione massima, quella in cui gratta tutto il grattabile, andrebbe più veloce.

Ora, per qualsiasi moto, a una determinata velocità di percorrenza di una curva di dato raggio corrisponde un preciso angolo di inclinazione del sistema moto + pilota, in base alla seguente formula:

α = arctan (v²/(r ∙ g))

dove α è l’angolo cercato rispetto alla verticale, v è la velocità, r il raggio della traiettoria curva e g l’accelerazione gravitazionale.

Come si vede, il peso nella formula non c’è, quindi esso non concorre a determinare l’angolo; di conseguenza, una moto leggera e una pesante, a parità di tutte le altre caratteristiche, piegano esattamente con lo stesso angolo nel percorrere la stessa traiettoria curva alla stessa velocità.

Domandiamoci allora se il peso influisce sulla tenuta di strada. In altre parole, proviamo a capire se un peso maggiore diminuisce la capacità delle gomme di restare incollate al suolo senza derapare durante una curva.

Innanzitutto, è intuitivamente evidente che una moto più pesante oppone una maggior inerzia al cambiamento di traiettoria e quindi sviluppa una forza centrifuga maggiore.

La formula della forza centrifuga è la seguente:

Fc = (m ∙ v²)/r

dove m è la massa del sistema moto + pilota, v è la velocità e r il raggio della traiettoria curva.

Come si vede, la forza centrifuga cresce linearmente al crescere della massa. Quindi in curva gli pneumatici devono contrastare una forza tanto maggiore, quanto più il sistema moto + pilota è pesante.

Dobbiamo quindi chiederci se e come varia l’aderenza degli pneumatici all’aumentare della massa.

L’aderenza, vale a dire la forza di attrito che uno pneumatico può offrire, dipende dal coefficiente di attrito, cioè dalla capacità del battistrada di aderire al suolo in presenza di forze applicate tangenzialmente rispetto ad esso, e dal carico gravante sulla ruota, secondo la seguente formula:

Fa = Ca ∙ c

dove appunto Fa è la forza di attrito, Ca è il coefficiente d’attrito della data gomma su una data superficie e c è il carico gravante su di essa.

Come si vede dalla formula, l’aderenza dipende linearmente dal carico che grava sulla gomma, che a sua volta è funzione lineare del peso. Ne consegue che anche l’aderenza aumenta linearmente con l’aumentare del peso.

Ricapitolando, a parità di altre caratteristiche, all’aumentare del peso:

  1. l’inclinazione in curva della moto non cambia;
  2. la forza centrifuga aumenta linearmente con il peso;
  3. l’aderenza aumenta linearmente con il peso.

Perciò, dato che l’aderenza aumenta esattamente come la forza centrifuga e che quindi il rapporto tra le due resta costante al variare del peso, accade che la velocità massima con cui una data moto può percorrere una data traiettoria curva non dipende dal suo peso, a parità di altre caratteristiche.  In altre parole  una moto leggera e una pesante, a parità di altre caratteristiche, riescono a percorrere una traiettoria curva di uguale raggio alla stessa velocità.

Sorprendente, no? Eppure è così.

Ma le moto leggere vanno davvero più forte di quelle pesanti nel misto!

Sì, è vero, ma ciò dipende da tutta una serie di fattori, che vedremo in un prossimo articolo.

Si ferma prima una tourer o una race replica?

Uno dei principali argomenti nelle conversazioni da bar sulle moto è quello relativo agli spazi di frenata. Opinione comune è che una moto sportiva freni in spazi minori di quelli possibili con una tourer, grazie ai freni più potenti e al minor peso.

Ma è proprio vero? Facciamo un po’ di luce sulla questione.

Per ragionare sulla frenata di una moto occorre tenere presenti le seguenti grandezze:

  • la sua energia cinetica, cioè la quantità di energia che occorre dissipare per arrestare la moto;
  • l’aderenza degli pneumatici sull’asfalto, da cui dipende la forza frenante che si può trasmettere al suolo;
  • la potenza dei freni, che deve essere adeguata all’energia cinetica in gioco;
  • la posizione del baricentro, da cui dipende la tendenza della moto a ribaltarsi in frenata.

Energia cinetica

L’energia cinetica di un veicolo aumenta con la massa e con il quadrato della velocità, quindi al raddoppiare della massa anche l’energia cinetica raddoppia, mentre al raddoppiare della velocità essa quadruplica; ne consegue che la velocità è assai più importante della massa.

Per evidenziare la cosa, mettiamo a confronto due moto radicalmente diverse: una grossa tourer da 280 kg + 80 kg di pilota + 60 kg di passeggero + 20 kg di bagagli = 440 kg in grado di raggiungere i 240 km/h e una race replica da 200 kg + 80 kg di solo pilota = 280 kg in grado di toccare i 300 km/h.

Honda CBR 1000 RR BMW K1300GT

 

 

 

 

 

Nel caso della tourer, l’energia cinetica alla massima velocità e a pieno carico sarà pari a circa 978 KJoule, mentre per la race replica con il solo pilota saremo, alla sua velocità massima, a circa 972 Kjoule, quindi praticamente uguale, nonostante il peso nettamente inferiore.

Aderenza degli pneumatici sull’asfalto

Il primo parametro che determina l’aderenza è il coefficiente di attrito dello pneumatico con l’asfalto, cioè la forza longitudinale o trasversale che esso può sopportare prima di slittare. Esso può variare, su asfalto nuovo e asciutto, da circa 1 per una moderna gomma turistica a 1,2 circa per una gomma sportiva, per arrivare a 1,6 e oltre per una slick usata nei massimi campionati. Da ciò deriva che gli pneumatici in commercio consentono decelerazioni comprese tra 1 e 1,2 g.

Dato il proprio coefficiente d’attrito, l’aderenza offerta da uno pneumatico su una data superficie è una funzione lineare dell’ampiezza della propria impronta a terra e del carico specifico, cioè del peso gravante su di essa. Nel caso del nostro confronto, possiamo facilmente ipotizzare che le misure degli pneumatici delle nostre due moto siano le stesse (le classiche 120/70-17 e 190/55-17), e quindi che siano uguali anche le rispettive impronte a terra, a patto che la pressione sia regolata correttamente. Perciò, assumendo che entrambe le moto siano equipaggiate con pneumatici aventi lo stesso coefficiente d’attrito (anche se di solito le race replica sono equipaggiate con gomme più sportive rispetto alle tourer), abbiamo che l’aderenza disponibile dipende soltanto dal peso ed è proporzionale ad esso. In altre parole, più una moto pesa, più l’aderenza dei suoi pneumatici aumenta.

Ma come abbiamo visto più sopra, anche l’energia cinetica che gli pneumatici devono fronteggiare in frenata aumenta in proporzione al peso. Quindi, più la moto pesa e più l’aderenza e l’energia cinetica aumentano parallelamente. Da tutto ciò consegue che gli spazi di frenata di una moto non dipendono dalla sua massa, a condizione, ovviamente, che i freni siano abbastanza potenti da consentire la frenata al limite di aderenza degli pneumatici che la equipaggiano.

Potenza dei freni

Per fermare un veicolo in corsa occorre dissipare la sua energia cinetica in calore, e questo è appunto il compito dei freni.

Come abbiamo visto, l’energia cinetica massima sviluppabile da una leggera ma veloce race replica eguaglia quella massima sviluppabile di una pesante tourer a pieno carico. È chiaro quindi che i freni di una race replica, oggi in grado di imprimere facilmente alla moto una decelerazione superiore a 1 g (l’accelerazione gravitazionale terrestre) fino alle massime velocità, bastano e avanzano anche a bordo di una tourer, anche se questa pesa molto di più, e le consentono di sviluppare almeno la stessa decelerazione. E in effetti, buona parte delle moto moderne stradali – tranne quelle più economiche e dedicate ai principianti – hanno freni in grado di bloccare le ruote anche in velocità, anche se magari non sono belli e sexy come quelli di una Panigale.

Posizione del baricentro

Com’è intuitivo, se si frena molto e gli pneumatici hanno abbastanza grip, la moto può sollevare la ruota posteriore (stoppie) e, insistendo sui freni, ribaltarsi in avanti.

Questa tendenza al ribaltamento non dipende dal peso, ma dalla posizione del baricentro, ed è tanto maggiore, quanto più il baricentro è alto e avanzato.

Ora, assumiamo che una moto abbia il baricentro posto a 70 cm di altezza e 70 cm dietro la verticale del punto di contatto della ruota anteriore col suolo; in base ad un semplice calcolo geometrico, risulta evidente che tale moto inizierà a ribaltarsi quando la decelerazione impressa dai freni supererà 1g.

schema forzeCome abbiamo visto sopra, tutte le moto moderne di un certo livello sono equipaggiate con freni e possono essere facilmente dotate di pneumatici in grado di raggiungere e anche superare agevolmente tale decelerazione. Ne consegue che su alcune moto il limite geometrico di ribaltamento potrebbe essere l’elemento debole della catena, il parametro da cui di fatto dipendono gli spazi di frenata su tali modelli.

Di solito, sulle tourer il baricentro è piuttosto basso, perché ciò aiuta a gestire il peso della moto da fermo e la rende più maneggevole nel misto, e tende ad essere anche piuttosto lontano dalla ruota anteriore, anche perché l’interasse è piuttosto lungo. Il limite di ribaltamento di tali moto tende quindi ad essere molto lontano, tanto che di solito è più facile raggiungere il limite di aderenza e far bloccare la ruota anteriore, che provocarne il ribaltamento.

Al contrario, sulle supersportive il baricentro si trova normalmente più in alto, perché ciò aumenta la velocità di percorrenza in curva a parità di angolo di piega – vediamo se arrivate da soli a capire il perché! – ed è anche tendenzialmente avanzato, per ridurre la tendenza all’impennata e aumentare la direzionalità dello sterzo. Su tali moto quindi la regola è che, frenando correttamente su asfalto asciutto e in buono stato, si raggiunge prima lo stoppie che il bloccaggio delle ruote.

Per tali ragioni, una tourer ben gommata riesce a frenare senza ribaltarsi in spazi almeno pari e spesso anche inferiori a quello possibili con una moto pistaiola. Con buona pace degli amici del bar.