L’aerodinamica nel ciclismo

Con il termine abusato di “aerodinamica” s’intende un settore della fluodinamica, ovvero la scienza che studia il movimento dei fluidi. Nell’aerodinamica si studia il comportamento dell’aria e la sua iterazione con i corpi solidi in diverse situazioni (movimento, riposo, pressioni e velocità variabili). Lo scopo dell’aerodinamica in bicicletta è valutare il comportamento dell’aria quando interagisce con un corpo solido (in questo caso il ciclista e la sua bicicletta) e quali riflessi abbia sull’efficienza di pedalata, sulla velocità di percorrenza e sul consumo di energia.

In pratica, mentre pedaliamo, l’aria intorno agisce su di noi applicando delle forze che vengono dette “forze aerodinamiche” e che hanno diversi influssi. Conoscere la direzione e il comportamento di queste forze consente di attuare delle risposte per far sì che le stesse forze agiscano a nostro favore.
La prima forza che incontriamo quando pedaliamo è la resistenza dell’aria, cioè una forza che agisce su di noi con verso contrario a quella del nostro moto. Questa forza, detta anche attrito aerodinamico, ha la capacità di ridurre la nostra velocità, costringendoci a pedalare a un ritmo maggiore per mantenere la stessa andatura, con un maggior consumo di energia.

[Aerodinamica_4] La resistenza dell’aria è determinata sia dalla nostra velocità ma anche dalla densità stessa. Infatti a livello del mare la densità dell’aria è maggiore rispetto alle elevate altitudini, dove invece si presenta più rarefatta e quindi offre una minor resistenza (capite perché tutti i record dell’ora vengono tentati in Messico?). Questo ci fa capire che la resistenza dell’aria cresce all’aumentare della velocità di percorrenza. Quindi la resistenza dell’aria (e tutti i teoremi aerodinamici) hanno modo di esistere solo quando noi pedaliamo in piano o in discesa e spariscono letteralmente quando la pendenza superà il 2%. Con una pendenza del genere l’efficienza di pedalata si abbatte e la resistenza dell’aria non influisce più di tanto sulla nostra capacità di progressione. In salita infatti la forza da vincere è quella di gravità, che tende a portarci a sé in modo sempre più vistoso all’aumentare della pendenza. Per cui se qualcuno vi parlerà di assetto aerodinamico in salita, saprete rispondere a tono.

Ora facciamo un passo indietro: abbiamo detto che la resistenza dell’aria è data dal suo interagire con un corpo solido. Da questo teorema possiamo quindi dedurre che maggiore è il contatto tra aria e ciclista, maggiore saranno le forze in gioco. Si tratta di un aspetto fondamentale nello studio dell’aerodinamica applicata al ciclismo, poiché diminuendo l’area frontale d’impatto con l’aria, ne ridurremo la resistenza. Per area frontale s’intende lo spazio occupato frontalmente dal ciclista: più saremo eretti, maggiore sarà lo spazio occupata e quindi più elevata l’iterazione con l’aria e la sua resistenza. Uno dei fattori più importanti è quindi determinato dallo spazio che noi occupiamo quando pedaliamo.[corsi meccanica ciclistica]Un altro aspetto che agisce sul ciclista è la turbolenza dell’aria: quando questa impatta contro il corpo solido formato dalla bicicletta e dal ciclista, si creano delle correnti definite turbolenze, che inficiano sul rendimento. Questo concetto è molto importante poiché determina infatti la capacità aerodinamica del ciclista stesso. La bicicletta entra in contatto con l’aria in tre diverse direzioni, che creano delle forze che agiscono sul sistema “uomo-mezzo meccanico”. Queste forze, al momento dell’impatto, possono cambiare direzione o potenza, creando quindi le turbolenze. Le più importanti sono quelle che si creano intorno alle ruote e dietro la nuca del ciclista. Le ruote infatti sono investite dall’aria sia frontalmente che lateralmente e devono offrire una resistenza idonea. La stessa cosa avviene dietro la nuca del ciclista: l’aria impatta frontalmente contro il caschetto, fluisce lungo lo stesso e si accumula dietro la nuca, cambiando verso.

La turbolenza che si crea dietro la nuca dà vita a un effetto definito Venturi (dal nome del fisico che lo ha studiato). Si tratta di un paradosso idrodinamico, ovvero in alcuni casi la pressione di una corrente fluida (in questo caso l’aria) aumenta nonostante la diminuzione della sua velocità. Possono apparire aspetti tecnici ma sono molto importanti per capire i paragrafi successivi: in pratica l’aria impattando contro il caschetto diminuisce la sua velocità ma aumenta la sua forza resistente, perché s’innesca l’effetto Venturi e quindi si ha una diminuzione dell’efficienza di pedalata nonostante non vi siano variazioni della nostra velocità o della densità dell’aria. Quindi l’unico modo per evitare la formazione delle turbolenze è utilizzare degli accorgimenti per far fluire l’aria senza che vi sia variazione della sua velocità, in modo da mantenere costante la pressione esercitata.