Lizzie Yarnold, rider del Team GB skeleton, ha vinto uno splendido oro olimpico invernale il 17 febbraio, sostenuto da bronzi per Laura Deas e Dom Parsons. Grazie alle creste resistenti al trascinamento, Scansione laser 3D e materiale di prima qualità, Si dice che le tute da scheletro del Team GB abbiano fornito fino a un secondo di vantaggio per corsa sul resto del campo e siano state oggetto di controversie.

Cosa rende queste tute rivoluzionarie così veloci e quanto sono state importanti queste innovazioni tecnologiche nel successo dei piloti del Team GB? The Conversation ha posto queste domande a Nick Martin, docente di Aerodinamica presso la Northumbria University.

In che modo le tute danno ai motociclisti la loro velocità extra?

L'aerodinamica di uno skeleton bob e di un pilota è complessa, e la nostra conoscenza della meccanica dei fluidi è lungi dall'essere completa. Ciò crea opportunità per programmi di ricerca e sviluppo che spingono le frontiere della nostra comprensione aerodinamica a produrre innovazioni tecnologiche che diano ai motociclisti un vantaggio fondamentale.

La resistenza è la forza aerodinamica che si oppone al movimento di un oggetto attraverso l'aria e lo rallenta. Solo circa il 10% della forza di resistenza che agisce sui ciclisti scheletro proviene dal bob, il che significa che il maggior potenziale per migliorare il tempo necessario per attraversare l'1, La pista di 376,38 metri a Pyeongchang serve per ottimizzare l'aerodinamica degli atleti stessi.

La resistenza che agisce sui ciclisti proviene da due fonti. L'aria che si avvicina ai corpi degli atleti si muove più lentamente dell'aria che si allontana, causando attrito lungo le tute della pelle degli atleti. Inoltre, mentre gli atleti si muovono lungo la pista, l'aria direttamente davanti a loro diventa più compressa e l'aria dietro di loro diventa meno densa. Questa differenza di pressione agisce sia per "spingere" contro gli atleti dalla parte anteriore che per "tirarli" indietro allo stesso tempo, rallentandoli.

La resistenza alla pressione rappresenta oltre il 90% della resistenza complessiva sia sul pilota che sul bob. La quantità di resistenza alla pressione è influenzata dalla forma dell'atleta, così gli esperti di aerodinamica possono tentare nel modo più efficace di aumentare le prestazioni perfezionando i caschi e le tute degli atleti.

Le tute scheletriche sono fatte di un materiale elastico chiamato poliuretano. Tutte le squadre usano questo materiale, ma l'aggiunta di creste resistenti al trascinamento e l'uso della scansione 3D consente ai designer delle tute di apportare sottili modifiche alla forma degli atleti che sembrano distinguere le tute del Team GB. Questa messa a punto è paragonabile all'attenta progettazione di auto e aeroplani di Formula Uno per perfezionare il loro comportamento aerodinamico.

Le creste resistenti alla resistenza sulle tute del Team GB introducono turbolenze nel sottile strato d'aria che circonda l'atleta, noto come strato limite. Uno strato limite turbolento in realtà provoca più attrito della pelle, ma è meno probabile che si separi quando incontra una cucitura nella tuta, una cresta piegata di materiale, o una superficie curva. La separazione crea sacche di bassa pressione, aria lenta, troppi dei quali possono causare grandi aumenti della resistenza alla pressione. Le creste riducono al minimo la resistenza alla pressione, superando l'aumento dell'attrito della pelle per fornire ai motociclisti quel tocco in più di grinta.

Qualsiasi materiale "svolazzante" allentato dalle tute in pelle dei motociclisti provoca anche la separazione dell'aria. Da atleti di scansione laser 3D, i produttori di abiti possono creare su misura, tute attillate per ogni pilota, riducendo la quantità di materiale sfuso. Le scansioni 3D possono essere utilizzate anche nelle simulazioni al computer per modellare il modo in cui l'aria scorre sopra il ciclista e il bob al fine di analizzare dove è possibile apportare eventuali miglioramenti.

Quanto di un vantaggio di velocità pensi che le tute fornite?

Una stima molto liberale di una riduzione del 5% della resistenza alla pressione comporterebbe un risparmio di tempo approssimativo inferiore a mezzo secondo. La maggior parte dei risparmi di resistenza può essere ottenuta solo da un atleta che ha un sensibile, tuta aderente in pelle, che la maggior parte degli atleti ha già, riducendo ulteriormente i vantaggi delle creste e della scansione 3D.

Così, le pretese di un secondo di vantaggio sono esagerate. Ma dalla mia esperienza di lavoro in Formula 1, sono guadagni marginali di frazioni di percentuale che possono fare la differenza per i migliori atleti. Non dimentichiamo che Laura Deas ha conquistato solo il bronzo con un margine di 0,02 secondi.

È giusto e se è così, perchè non li usano tutti?

Le tute sono state controllate dall'organo di governo dello sport e giudicate legali. La tecnologia svolge un ruolo importante nella scienza dello sport. Se è correttamente regolamentato per consentire a tutti i concorrenti di trarne profitto, allora questa è una buona cosa.

La ricerca sulle tecniche di riduzione della resistenza potrebbe essere trasferita ad altre discipline ingegneristiche, che potrebbe avere un vantaggio per la società in generale.

Penso che questa sia solo un'occasione mancata da altre squadre. Il Team GB ha chiaramente investito nell'aspetto tecnologico dello sport. Mi piacerebbe vedere finanziamenti più aperti per questo tipo di ricerca, in modo che più atleti possano beneficiarne.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.