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Quanta Fisica c'è in una Bicicletta?

bicicletta

Molto spesso, troppo spesso, finiamo per sottovalutare l'innumerevole quantità di fenomeni fisici anche elementari che intorno a noi si verificano ogni giorno. Guardare al mondo con gli occhi della fisica permette di scoprire che esiste un universo più grande. Oggi affrontiamo l'argomento parlando di un oggetto che abbiamo tutti sotto gli occhi da diversi anni: la bicicletta.

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ritratto di Emanuele

Articolo molto bello

Una ulteriore dimostrazione che la Fisica, così come anche la Matematica sono presenti costantemente in tutta la nostra vita, in tutto quello che facciamo. Fisica & Matematica non sono quei mostri orribili dai quali aver paura, ma sono nostri amici, ci aiutano a riflettere e soprattutto a capire come funziona il mondo e quindi come "funzioniamo" anche noi. Articoli come questo servono anche ad avvicinare le persone a questo meraviglioso mondo.

Un aspetto da non sottovalutare della bicicletta è che NON consuma (se non le nostre energie, permettendoci di fare sport) e quindi è ecologica e ci fa risparmiare!

Perché in tutte le città non vengono realizzate piste ciclabili DECENTI? E perché quel poco che viene realizzato, NON viene adeguatamente utilizzato???

A Roma ad esempio la mattina siamo tutti in fila sul GRA e poi la sera tutti in palestra sulle cyclette.... possibile sia solo un problema culturale?

ritratto di Giorgio B.

WOW! Non pensavo vi sareste

WOW!
Non pensavo vi sareste mai occupati anche di fisica… Avevo visto articoli che parlavano di matematica ma pensavo che la fisica fosse messa in secondo piano. Sono felice di scoprire che non sia così.
È vero quello che viene detto tra le righe cioè che la fisica permette con equazioni molto semplici di descrivere fenomeni molto complessi.
Andare in bicicletta sembra una cosa molto semplice ed in effetti lo è come azione ma non tutti quelli che vanno in bicicletta l'hanno capita.
Questo articolo è un'ottimo spunto.
Bravi!
Se posso fare soltanto una piccola critica: per spiegare il ruolo del vento avrei usato dei grafici vettoriali piuttosto che il testo.
Si sarebbe capito tutto in maniera più intuitiva.

ritratto di Giorgio B.

OK, prima che qualcuno mi

OK, prima che qualcuno mi mangi vivo (e avrebbe ragione!), mi sono accorto ora di aver scritto "un'ottimo"... ho modificato la frase che era al femminile e mi è sfuggito.
Giuro!
Non sono così ignorante...!
Scusate tutti!

ritratto di Tiziano.Pigliacelli

Sul versante adriatico

Sul versante adriatico ci sono buone nuove: vi invito a leggere questo link: http://video.gelocal.it/ilcentro/locale/bike-to-coast-in-abruzzo-la-pista-ciclabile-piu-gr... . Da abruzzese non posso che essere contento di questa iniziativa: la pista ciclabile più lunga d'Europa!!! Immagino che possa attirare anche molti turisti amanti delle due ruote. Sono tuttavia convinto che in città sia molto più problematico l'inserimento di una cultura "ciclistica". L'idea che Roma possa riempirsi di biciclette mi fa pensare a un mondo migliore, idilliaco, anzi, ai tempi passati che vedo solo nei film.
Invece, per quanto riguarda la parte tecnica, oltre a essere stupefatto di come si possano vedere vettori in ogni oggetto in movimento, mi è piaciuto come hai smontato la bicicletta in parti e rimessa insieme per permetterci di pedalarla sotto un altro punto di vista.
PS: tra i motivi di attrito delle ruote, aggiungerei anche la larghezza della ruota e la conformazione della gomma (tacchetti, etc...). Lo preciso solo perché credo che non siano proprio trascurabili.

ritratto di Ivan Scordato

Beati voi... Quì da me le

Beati voi...
Quì da me le piste ciclabili vengono utilizzate come parcheggi privati mentre i vigili si prendono il caffè :D

Ottimo Articolo! (Come sempre)
Anche se il tema non è l'elettronica, interessante ed approfonditissimo.

Purtroppo camminando con la bicicletta si aiuta l'ambiente, ma è molto probabile che i propri polmoni diventino neri a causo dello smog.
Ricordo un amico, che da ecologista e sportivo andava spesso a correre e faceva molta strada con la bicicletta, dopo un paio di anni se ne è pentito dato che dopo un esame ha riscontrato di avere i polmoni "sporchi".

Chissà... forse tra qualche anno con l'avvento dei veicoli elettrici o ad idrogeno sarà possibile.
A presto,
Ivan

ritratto di Piero Boccadoro

Non è soltanto da te che le

Non è soltanto da te che le cose vanno in questa maniera, purtroppo… Come dicevo prima, praticamente il sud è infestato da questo fenomeno ed il Nord, diciamocelo chiaramente, non è che sia poi tanto più civilizzato in questo senso…

Il problema della sporcizia nei nostri polmoni, purtroppo, non dipende realmente dal fatto che noi camminiamo piuttosto che corriamo piuttosto che andiamo in bicicletta piuttosto che facciamo una maratona all'interno della città… Non sono soltanto le strade quelle infestate dall'inquinamento ma anche le nostre case, i nostri uffici, gli impianti di condizionamento che non vengono mai (o quasi) verificati e così via dicendo… Purtroppo è la nostra civiltà, o inciviltà, a determinare quanto sporchi sono i nostri polmoni…
Potremmo quasi dire che la sporcizia nei nostri polmoni è una vera e propria metafora del nostro stile di vita.
:(

ritratto di Piero Boccadoro

Notevole! Davvero! Sì, in

Notevole!
Davvero!

Sì, in effetti l'inserimento di una pista ciclabile all'interno di un paesaggio urbano già conformato e che vive da diversi anni sono sicuro che sia una sfida pressoché impossibile e sinceramente non invidio chi è deputato (o assessore) a farlo.
Specie in città che sono cresciute molto rapidamente, in maniera non organica, senza una visione di insieme e senza un progetto di espansione che fosse un piano urbanistico complesso ed articolato, sviluppato per interventi singoli in un'ottica completa...
In altre parole, se ci ritroviamo con delle piste ciclabili assolutamente inutili oppure completamente inservibili perché letteralmente annegate dalle corsie per le automobili dipende dal fatto che le piste ciclabili sono un fatto di mentalità, di costume.
La bicicletta è un fatto culturale.
E noi non ce l'abbiamo come fatto culturale ma soltanto come diversivo, elemento di svago della bella stagione e poco più.
Le biciclette non sono qualcosa al quale, in definitiva, temiamo oppure per il quale abbiamo grande interesse.

ritratto di Piero Boccadoro

Nei paesi scandinavi, in

Nei paesi scandinavi, in Olanda ed in tantissime altre nazioni del mondo, invece, la bicicletta, così come altre forme di mezzi di locomozione, sono preferite perché sono un retaggio di cultura e di istruzione.
Ecco per quale motivo le loro strade fanno difficoltà a tollerare il traffico delle automobili piuttosto che quello pedonale.
Insomma, tutto il contrario rispetto a quello che succede da noi.

Se poi parliamo di Roma, oh Dio, mi viene il mal di testa solo pensarci… Milioni di abitanti che vivono in una città che è stata distrutta e restaurata un numero impressionante di volte e tutte le volte per cambiarle completamente faccia e senza mai che quello che si volesse fare avesse minimamente attinenza con quello che era stato fatto in passato.
Strade che cambiano dimensione ed importanza nel corso del tempo insieme allo stile architettonico delle costruzioni…
Interi quartieri costruiti con logiche completamente differenti rispetto tutte le precedenti… Insomma, dal punto di vista urbanistico un vero e proprio incubo.

ritratto di Piero Boccadoro

Ho sempre pensato in questo

Ho sempre pensato in questo senso alla città di Roma come una bellissima donna che è stata più e più volte vittima di violenze.
Non le faccio certamente una colpa se le piste ciclabili non sono un fatto semplice da inserire nel suo panorama urbano…
Sarebbe molto più semplice costruire una città parallela oppure un suo nuovo quartiere in cui le piste ciclabili siano un elemento centrale, un tema ricorrente e principale…
Ma, qui mi fermo perché io non sono né un urbanista non è un ingegnere civile né tantomeno sono un architetto e comunque non capisco niente di viabilità… Tutt'al più sono un guidatore di automobili che, come tanti, mal sopporta il traffico :)

ritratto di Piero Boccadoro

Considerando, poi, la parte

Considerando, poi, la parte tecnica, in realtà credo si potesse fare soltanto così. :)
Alla fine lo studio dei fenomeni fisici si può fare soltanto cercando di identificare la fenomenologia basilare che, vista nel suo insieme, considerati tutti gli elementi in composizione tra loro, determinano il verificarsi di fenomeni più complessi.
Tutta la fisica, in realtà, serve a questo :)

ritratto di delfino_curioso

Da motociclista incallito

Da motociclista incallito apprezzo ancora di più l'articolo, visto che comunque le basi fisiche di dinamica del moto della bicicletta si ritrovano anche in sella ad una moto.
Quanto alla "ciclabilità" romana, da romano (e combattente contro il GRA ogni giorno) mi piacerebbe vedere una pista ogni 100 metri, ma la vedo abbastanza dura, specie per i seguenti motivi:
1) siamo in Italia, il benessere dei cittadini non è una priorità;
2) Roma è antica, il centro è già tutto "occupato" ed è difficile ricavare nuovi spazi. Mettici poi anche che ogni minimo scavo che fai trovi qualche reperto storico e i Beni Culturali ti bloccano per anni (vedi quanto successo con la Metro C);
3) la cultura dell'italiano medio è quella di mettere il sedere sulla PROPRIA auto ed andare a gettarsi nel traffico leggendo il giornale mentre si fà la fila. Concetti come ad esempio lo sharing di mezzi elettrici come auto e bici (o bici normali) ancora non è ben visto dalla nostra mentalità, perché quando una cosa è di tutti allora non é di nessuno e questo non piace. Oltre chiaramente alle preoccupazioni lecite sulle attuali condizioni della mobilità elettrica, dove se se ti si ferma l'auto per strada prima di trovare una colonnina di ricarica stai fresco;
Evito poi di dilungarmi sul luogo comune che vede comunque molte più biciclette in tante capitali europee rispetto a Roma. È cosa omai risaputa...

ritratto di Piero Boccadoro

Quando mi hanno raccontato

Quando mi hanno raccontato che in coda sul raccordo la gente legge il giornale, finisce di truccarsi, dorme, fa colazione....ho trovato il tutto davvero agghiacciante....

Tornando nel merito, si,i fondamentali son quelli lì ma la moto propone altre e differenti caratteristiche...
Per esempio li si palesa un apparente paradosso: tra un 50ino e una 750 cambiano le dimensioni degli pneumatici che diventano via via più grandi...eppure per poter andare più veloce,l'attrito dovrebbe essere inferiore e quindi le dimensioni diminuire.
Stesso discorso vale per le supercar rispetto alle utilitarie.
Come si spiega questo apparente paradosso? :)

ritratto di Gianluca Angelone

attrito

Direi che la contraddizione sta nel credere che per andare veloce occorra poco attrito. Non è vero! Faccio una osservazione pratica: se l'attrito fosse nullo non ti muoveresti di un millimetro, pur girando ruota (provare a pedalare su una pista bagnata o, meglio, ghiacciata). In realtà quello che indichi genericamente come "attrito della ruota" è una forza proporzionale al peso, il cui coefficiente dipende sia dalla velocità angolare della ruota che dalla velocità lineare del suo centro di massa.
Diciamo che se una ruota rotola a velocità costante non striscia nel punto di contatto. Se, però, una forza tende a variare la sua velocità allora la ruota tende a strisciare. Nel punto di contatto nasce una forza di attrito che tende ad opporsi allo slittamento. Fin quando la ruota non slitta (il punto di contatto è fermo) l'attrito è detto statico. Viceversa se si ha una forza netta l'attrito è detto dinamico ed è molto inferiore a quello statico.
Dove voglio arrivare? Se la potenza del mezzo aumenta, aumenta anche la forza applicabile alle ruote, quindi occorre aumentare il coefficiente di attrito statico per non slittare (su questo concetto si basa l'ABS: se capisce che le ruote stanno slittando, per ridurre lo spazio di arresto, sblocca le ruote).
Il coefficiente di attrito statico dipende da molti fattori (elasticità, rugosità) e probabilmente dipende anche dalla superficie di contatto che quindi occorre aumentare. Immagino poi che anche il peso del mezzo sia influente: per evitare pressioni eccessive occorre aumentare la superficie di applicazione.

ritratto di Piero Boccadoro

Esatto! Ottima

Esatto! Ottima osservazione!
Come tutti i fenomeni fisici e le dimostrazioni matematiche, tu hai fatto l'ipotesi migliore: quella di un estremo. E stando a quanto avevo scritto nell'articolo effettivamente la tua è la conclusione più giusta.
Complimenti! ;)

Naturalmente ci sarebbero da fare delle precisazioni perché il moto rototraslatorio impone che siano definiti un po' meglio i concetti di rotolamento e di strisciamento però concettualmente ci siamo.

Il peso, in realtà, influisce molto di più su un'altra grandezza fisica: la quantità di moto.

ritratto di delfino_curioso

Presumo sia per una questione

Presumo sia per una questione di stabilità.
Tralasciando il discorso erogazione di potenza, ti immagini il battistrada di un cinquantino su una 750 che sta andando a 220 km/h? Pensa a quanti problemi di equilibrio in piega nelle curve subentrerebbero.... ;-)
Certo, sulla moto entrano in gioco anche altri parametri nella dinamica (vedi ad esempio le vibrazioni derivanti dal complesso di organi in movimento), ma anche se con qualche "complicanza" in più la ciclistica è sempre quella.
(mi attirerò le ire di qualcuno ma ci sono moto, quali ad esempio le Harley, che hanno davvero ben poco in più rispetto alle biciclette... :-) ).
Il grosso della complessità di una moto sta nella propulsione e nelle tecniche di fasatura per la distribuzione dell'energia meccanica ottenuta dallo scoppio (l'unico tempo utile nei 4 disponibili), ma dal momento in cui tale energia è disponibile sulla biella il resto è trasmissione del moto, ed i principi di rapporto di trasm., attriti esterni, aerodinamica, ed altri tipo la sospensione alla fine sono quelli che hai egregiamente descritto nel tuo articolo.
Ora che ci penso, a quando un altro ottimo articolo di questo tipo specifico per moto? ;-)

ritratto di Piero Boccadoro

Fammi studiare... :D

Fammi studiare... :D

 

 

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