Con l'aerodinamica fuori dall'equazione, è possibile andare davvero, davvero veloce. Credito:YouTube/Euronews
Il ciclista britannico Neil Campbell ha recentemente stabilito un nuovo record per la "bicicletta più veloce in scia, " percorrendo 280 km orari mozzafiato.
Questo record consiste nel portare a regime un ciclista sulla scia di un veicolo trainante, quindi rilasciando la bici e cronometrando il ciclista su una distanza di 200 m. Il record complessivo è di 296 km orari, ambientato nel settembre 2018 da Denise Mueller-Korenek, che è stato rimorchiato da un dragster a Bonneville Salt Flats nello Utah.
Ma quanto possono essere attribuite queste elevate velocità di pedalata alle prestazioni umane? Ci vuole un atleta supremo per mantenere quella velocità dopo il rilascio, o il veicolo sta davvero facendo tutto il duro lavoro? E se così fosse, significa che sono possibili registrazioni ancora più veloci?
Considerando l'offerta e la domanda di energia coinvolte nel nuovo record maschile di Campbell, possiamo iniziare ad apprezzare i relativi contributi dell'uomo e della macchina. Per questo record, l'energia proviene sia dalla combustione del carburante dell'auto che dalla forza umana.
La potenza necessaria per mantenere una data velocità dipende dalla forza resistiva che agisce contro l'avanzamento del ciclista. In piano a velocità costante, ci sono due componenti fondamentali:
In modo cruciale, la resistenza aerodinamica aumenta con il quadrato della velocità dell'aria, il che significa che aumenta molto rapidamente all'aumentare della velocità. Resistenza al rotolamento, nel frattempo, aumenta linearmente con la velocità, il che significa che aumenta molto meno rapidamente all'aumentare della velocità.
Benjamin Thiele, capo ingegnere di sistema del Monash Human Power Team presso la Monash University, lo spiega così:"Fondamentalmente, se vuoi pedalare veloce e hai la possibilità di escludere una delle forze resistive dalla fisica, sarebbe saggio rimuovere la componente aerodinamica."
Per contestualizzare questo, nel ciclismo su pista di livello elite (dove ovviamente non ci sono auto dietro cui nascondersi!), la resistenza aerodinamica rappresenta in genere circa il 95% della forza resistiva totale.
Così il veicolo trainante nel tentativo di record di Campbell lo ha aiutato in due modi cruciali. Primo, lo ha portato alla velocità, riducendo così il suo dispendio energetico durante l'accelerazione.
Secondo, l'attacco slipstream dell'auto (in pratica un incrocio tra uno spoiler e una tenda, dietro il quale Campbell si è posizionato durante la corsa) ha rimosso gran parte della resistenza aerodinamica che altrimenti sarebbe diventata insormontabile a velocità così vertiginose.
Guidando nella scia del veicolo, il pilota sperimenterà sia basse velocità del vento relative che una bassa resistenza aerodinamica. Infatti, se il pilota è posizionato correttamente, il flusso d'aria nella scia dell'auto può effettivamente generare una forza aerodinamica propulsiva - in modo efficace, il veicolo "trascina" un po' d'aria dietro di sé, e il cavaliere può così essere risucchiato con esso.
Una bicicletta reclinata carenata progettata, sviluppato e prodotto dagli studenti della Monash University.
Che dire delle esigenze fisiche di mantenere quella velocità dopo il rilascio del rimorchio? Ciò dipende principalmente dalle dimensioni dell'ingranaggio utilizzato, e della resistenza al rotolamento che deve essere superata. Secondo i miei calcoli, e supponendo che la resistenza aerodinamica dietro il rimorchio sia trascurabile, raggiungere i 300 km all'ora (il prossimo grande traguardo per i record di scia sia maschile che femminile) richiederebbe al ciclista di mantenere una potenza di 600-700 watt per i 2,4 secondi necessari per superare la trappola del tempo di 200 metri.
Questo sembra abbastanza realizzabile, dato che i corridori del Tour de France possono mettere fuori più di 1, 000W per un minuto intero o più.
Quindi il veicolo trainante è davvero il fattore cruciale, piuttosto che le prestazioni fisiche del pilota. Infatti, se il ciclista dovesse uscire dalla scia dopo essere stato trainato fino a 300 km all'ora, la richiesta di energia per mantenere questa velocità sarebbe dell'ordine di 100 kilowatt, all'incirca le prestazioni di una motocicletta ad alta potenza!
E i record di ciclismo senza assistenza?
Data l'importanza cruciale di superare la resistenza aerodinamica, non sorprende che i team ciclistici d'élite investano così tanto nella ricerca e nello sviluppo dell'aerodinamica.
Infatti, l'aerodinamica delle biciclette convenzionali e le posizioni di guida sono tutt'altro che ottimali. Ciò è evidente quando confrontiamo le velocità raggiunte su biciclette convenzionali con quelle di un "veicolo a propulsione umana reclinato carenato". Questa è una bicicletta modificata su cui il ciclista si sdraia in posizione sdraiata, con i pedali davanti, all'interno di un rivestimento aerodinamico chiamato carenatura.
Tecniche sperimentali e numeriche impiegate dai ricercatori della Monash University, L'Australian Institute of Sport and Cycling Australia per ottimizzare le prestazioni ciclistiche di livello elite.
Il record di velocità per un veicolo del genere su una distanza di 200 metri è attualmente di 144 km all'ora. Questo è circa il doppio della velocità di picco raggiunta durante gli sprint al velodromo su una bicicletta da pista convenzionale.
David Burton, direttore della struttura di ricerca nella galleria del vento della Monash University, afferma che il ciclismo d'élite ha "già esaurito il frutto basso quando si tratta di ottenere un vantaggio competitivo attraverso l'aerodinamica, " viste le regole e i vincoli dello sport in termini di design dell'attrezzatura e posizione del pilota.
Ma aggiunge che ci sono ancora alcune vie di ricerca ad alta tecnologia per migliorare le prestazioni, comprese "tecniche di test sperimentali avanzate e simulazioni numeriche altamente risolte dei campi di flusso intorno ai ciclisti".
Come abbiamo visto sopra, probabilmente c'è ancora il potenziale per velocità ancora maggiori quando si tratta di ciclismo assistito dalla scia. Suggerisco che sia nell'ambito delle attuali prestazioni umane di livello elitario raggiungere velocità che si avvicinano ai 400 km all'ora quando si è avvolti nella scia di un veicolo.
Forse la sfida alla fine diventa psicologica:qualcuno oserebbe tentarla?
Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale. 
