La resistenza al rotolamento è una delle forze più importanti da superare quando si va in bicicletta.
In salita, è necessario vincere la gravità, ma di conseguenza si acquisisce energia potenziale gravitazionale. Questa energia verrà sfruttata appieno in discesa. In un articolo sull'aerodinamica della bicicletta pubblicato da Malizia e Blocken sul Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics nel 2020, è stato sottolineato che pedalando a una velocità superiore ai 40 chilometri orari su una strada pianeggiante, circa il 90% della resistenza superata è la resistenza dell'aria. Pertanto, i ciclisti su strada sono affascinati da tutto ciò che riguarda l'aria. Inoltre, l'attrito tra gli pneumatici e la strada (o resistenza al rotolamento) è la forza principale da superare. Solo superandola si può iniziare a pedalare e andare più veloci.
Di seguito vi spiegheremo cos'è la resistenza al rotolamento, come misurarla e i fattori che la influenzano. Sebbene la resistenza al rotolamento sia generalmente considerata un problema per le bici da corsa, i media stranieri spiegheranno anche perché è importante anche per mountain bike e gravel. I media stranieri presenteranno anche i tre migliori pneumatici per bici da corsa scoperti nei loro test, che presentano una resistenza al rotolamento relativamente bassa.
Cos'è la resistenza al rotolamento?
Secondo il produttore di pneumatici Schwalbe, la resistenza al rotolamento è l'energia persa durante il rotolamento di uno pneumatico. Questo tipo di perdita di energia ha molteplici fonti, tra cui la più significativa è la perdita di energia dovuta alla deformazione dello pneumatico. Esiste anche l'attrito tra gli pneumatici e la superficie stradale, motivo per cui è molto più facile guidare su strade asfaltate lisce rispetto a strade sterrate o fuoristrada.
La deformazione o lo spostamento relativo degli pneumatici può portare alla generazione di calore e rumore, nonché alla perdita di energia del sistema. Nel settore delle biciclette, la larghezza, il diametro e la pressione degli pneumatici influiscono sulla loro deformazione. Anche altri fattori, come la flessibilità dello pneumatico e il rapporto di mescola utilizzato nel battistrada, svolgono un ruolo importante.
Sostituire parte del nero di carbonio nella mescola dello pneumatico con biossido di silicio può ridurre la perdita di energia causata dallo spostamento relativo, riducendo così la resistenza al rotolamento. Per questo motivo, gli pneumatici ad alte prestazioni contengono solitamente biossido di silicio. Si sostiene che il grafene abbia un effetto simile. Vittoria ha aggiunto il grafene ai suoi pneumatici ad alte prestazioni.
Se partecipi a una cronometro o a una gara, potresti essere disposto a sacrificare la durata degli pneumatici e la protezione contro le forature per aumentare la velocità. La tripla camera d'aria e il fianco degli pneumatici da competizione sono solitamente sottili e potrebbero non includere nemmeno uno strato di protezione contro le forature. D'altra parte, se guidi su strade sconnesse o semplicemente detesti che una gomma a terra venga riparata a metà strada, potresti essere disposto ad accettare di aumentare la resistenza al rotolamento per ottenere uno strato aggiuntivo di resistenza alle forature, che può fornire una migliore protezione antideflagrante, una migliore aderenza e una maggiore durata dello pneumatico.
Perché la resistenza al rotolamento è importante?
La resistenza al rotolamento è una delle forze più evidenti che rallentano la velocità di pedalata, ed è anche una delle più facili da risolvere. Oltre alla resistenza dell'aria, la resistenza al rotolamento rappresenta gran parte della resistenza che si incontra durante la pedalata e supera persino la resistenza dell'aria a velocità inferiori.
Quasi ogni ciclista spera di pedalare più velocemente, più lontano o con meno sforzo. Ridurre la resistenza al rotolamento è uno dei modi più semplici ed economici per raggiungere questo obiettivo. Come ha sottolineato Schwalbe: i ciclisti hanno una forza fisica molto limitata e sperano di utilizzarla nel modo più efficiente possibile.
Scegliere di sostituire gli pneumatici con pneumatici a bassa resistenza al rotolamento è relativamente più economico, ma può anche ottimizzare le condizioni di guida e i percorsi esistenti, il che è gratuito per te.
Come testare la resistenza al rotolamento?
Lo pneumatico da testare viene installato sulla ruota di prova e gonfiato alla pressione predeterminata. A contatto con il rullo di prova, lo pneumatico esercita una pressione dall'alto sulla ruota per simulare il peso del conducente e causarne la deformazione.
Il sistema determina la resistenza al rotolamento dello pneumatico misurando la potenza o la coppia in eccesso necessaria per mantenere la rotazione alla velocità specificata. Solitamente, vengono eseguite più misurazioni ripetute per garantire accuratezza e ripetibilità. Inoltre, prima della misurazione è solitamente previsto un periodo di preriscaldamento per mantenere l'equilibrio tra il sistema e gli pneumatici. La resistenza al rotolamento degli pneumatici per biciclette è solitamente espressa in watt (W), un'unità di misura ben nota a ciclisti e appassionati. Naturalmente, esistono anche altre unità di misura per rappresentare i valori misurati. Ad esempio, il coefficiente di resistenza al rotolamento o Crr, che rappresenta la forza necessaria per superare la resistenza al rotolamento divisa per il carico sulla ruota, è solitamente espresso in N/kg.
Confronto della resistenza al rotolamento tra pneumatici clincher, pneumatici tubeless e tubolari.
Un fattore che influenza la resistenza al rotolamento degli pneumatici per biciclette è l'attrito tra la camera d'aria e quella esterna, che si verifica quando lo pneumatico si deforma sotto carico. È stata progettata una valutazione specifica per testare l'impatto della resistenza al rotolamento degli pneumatici e di altri fattori. Sono state testate le differenze di resistenza al rotolamento quando sono state utilizzate 10 diverse camere d'aria in TPU, lattice e butile in combinazione con camere d'aria Continental GP5000 STR da 25 mm, nonché le differenze in ulteriori confronti con pneumatici tubeless.
La conclusione è che la resistenza al rotolamento aumenta di 0,2-3,8 W quando si utilizzano camere d'aria rispetto agli pneumatici tubeless. Le camere d'aria in lattice hanno il minimo impatto sulla resistenza al rotolamento e le prestazioni della maggior parte delle camere d'aria in TPU sono superiori a quelle delle camere d'aria in butile. La conclusione finale è che lo pneumatico tubeless offre la massima efficienza di guida. Se si desidera utilizzare una camera d'aria, è consigliabile utilizzare la versione non sottovuoto del copertoncino GP5000. Questa versione è più veloce, leggera ed economica.
Gli pneumatici tubolari sono in realtà uguali agli pneumatici clincher, ma sono più costosi e la loro resistenza al rotolamento può essere paragonabile a quella degli pneumatici clincher che utilizzano camere d'aria in lattice.
Gli pneumatici in cotone contribuiscono anche a ridurre la resistenza al rotolamento. Il tipo e la quantità di colla utilizzata, nonché il tempo di asciugatura, influiscono sui risultati. Pertanto, dai test comparativi non è possibile trarre conclusioni definitive.
In generale, la differenza di resistenza al rotolamento tra camere d'aria tubeless e camere d'aria in lattice o TPU è molto ridotta. Puoi scegliere in base alle tue preferenze. Inoltre, lo pneumatico tubeless offre una maggiore protezione contro le forature. La presenza di liquido auto-reidratante ti consente di tornare a casa anche se lo pneumatico è forato, nella maggior parte dei casi.
Come varia la resistenza al rotolamento in base alla larghezza del pneumatico?
La stampa estera ha condotto un test comparativo su due versioni di Pirelli P Zero Race TLR (26 mm e 30 mm) con diverse larghezze per valutare se gli pneumatici più larghi siano più veloci. Il risultato è: dipende.
Sui rulli indoor, quando due pneumatici funzionano alla stessa pressione, quello da 30 mm richiede meno potenza per mantenere la stessa velocità. Questo perché, a parità di pressione, gli pneumatici più larghi subiscono una deformazione relativamente minore grazie alle superfici di contatto più ampie e corte. Quando la pressione effettiva degli pneumatici viene regolata al livello desiderato, quello più stretto è più efficiente. In teoria, se si riesce a regolare perfettamente la pressione degli pneumatici per ciascuna larghezza in modo da mantenere la stessa area di contatto, la resistenza al rotolamento dovrebbe essere la stessa.
Tuttavia, nella pratica, su strade in condizioni migliori, gli pneumatici larghi non sono più lenti di quelli stretti, e su strade sconnesse che richiedono aderenza e aderenza, gli pneumatici larghi sono più veloci. In tali condizioni stradali, possono offrire una maggiore ammortizzazione e una maggiore superficie di sterzata. Questo è il motivo per cui molti ciclisti gravel d'élite scelgono pneumatici ultra-larghi per partecipare a gare fuoristrada di alta difficoltà come Unbound.
Pertanto dovresti scegliere la dimensione degli pneumatici in base al terreno su cui pedali e al tuo obiettivo di guida.
La resistenza al rotolamento è importante per le mountain bike e le bici gravel?
La risposta breve è: importante, ma non quanto un'auto da strada. Per molti ciclisti che praticano mountain bike e gravel, la resistenza al rotolamento potrebbe non essere la priorità principale da considerare. Gli pneumatici con una minore resistenza al rotolamento, ovvero più leggeri o più sottili, potrebbero essere più soggetti a scoppi, un fattore su cui non vale la pena scendere a compromessi per gare di endurance o percorsi impegnativi.
L'ambito in cui i mountain biker potrebbero essere disposti a sacrificare un po' di aderenza in cambio di una minore resistenza al rotolamento è la gara XC. In queste gare, sorpassare rapidamente è un vantaggio. Naturalmente, il percorso non può essere troppo difficile, e lo stesso vale per il gravel.
Quindi, per la maggior parte delle uscite in montagna e su ghiaia, l'aderenza e la resistenza alle forature sono più importanti della bassa resistenza al rotolamento.
Nel settore dei veicoli a motore, lo standard IOS ha stabilito un metodo unificato per misurare la resistenza al rotolamento. Lo standard per i test di resistenza al rotolamento delle biciclette è determinato dai collaudatori. Naturalmente, collaudatori esperti forniscono anche i metodi di prova più completi e coerenti.
La conclusione finale è che esistono compromessi tra la resistenza al rotolamento e altri fattori come la resistenza all'aria, la durata e l'aderenza. Quando si decide quale tipo di pneumatico utilizzare, in quali circostanze e a quale pressione, è necessario fare dei compromessi.
