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Titolo: I rapporti della bici

I  RAPPORTI  DELLA  BICI
 
Chi non ama i testi non brevissimi ed i numeri, ignori queste note.
 
E  dall età del pensionamento che sono diventato un anziano 
cicloturista.
Pedalando con gli altri o incrociando altri ciclisti, si sentono spesso 
espressioni del tipo  sei troppo lungo, padala più agile .
Il punto è che tanti fanno delle confusioni, in merito ai rapporti del 
cambio, ossia pensano che essi siano i pignoni posteriori, ignorando 
che invece un  rapporto  è sempre una  divisione , nella fattispecie 
denti avanti / denti dietro.
Premesso che i denti degli ingranaggi hanno tutti la medesima 
dimensione, come pure le maglie della catena, dire che sto pedalando 
con un rapporto 34/17=2, equivale a dire che la ruota completa due giri 
mentre il pedale ne completa uno. Infatti, se la corona anteriore ha il 
doppio di denti rispetto al pignone attualmente inserito, allora anche 
la circonferenza della corona è doppia di quella del pignone, che 
dunque deve completare due giri mentre la corona anteriore  ne completa 
uno.
Ora immaginiamo che il mio amico mi pedali affiancato (stessa identica 
velocità) ma lui sta usando un 40/20=2. Ebbene, il rapporto di 
trasmissione non è pari a 2 anche per lui? Certamente.
E se la circonferenza della sua ruota è identica a quella della mia, 
poniamo per semplicità 2 metri, lo  sviluppo metrico , ossia la 
distanza coperta con una pedalata, è per entrambi  2 giri  X 2 
metri/giro = 4 metri/ per pedalata.
Ma allora, se lo sviluppo metrico è identico per entrambi e pure la 
velocità, non può che essere identica la cadenza di pedalata. Se stiamo 
pedalando a 2 pedalate/secondo =  120/minuto, in un ora entrambi 
percorriamo 120 X 60 X 4 = 28.800 metri (velocità 28,8 Km/h).
Tutti questi valori identici li stiamo ipotizzando per valutare 
l influenza di una sola variabile: la combinazione di rapportatura, 
diversa per i due ciclisti, sia pure con pari rapporto.
Dunque ipotizziamo che anche la resistenza totale (peso, postura, 
esposizione aerodinamica, attrito volvente ruote-strada, ecc.)  sia 
identica. Allora i due ciclisti stanno pedalando con la stessa potenza 
e con lo stesso sforzo al pedale, oltre che con la stessa cadenza. 
Infatti, se la potenza è identica e pure la velocità angolare di 
pedalata, non può che essere identica la coppia motrice, e se è 
identica anche la lunghezza di pedivella (es. 172 mm)  sarà altresì 
identico lo sforzo al pedale.
Dunque, per quanto riguarda lo sforzo alle gambe, la combinazione 40/20 
e la combinazione 34/17 sono nella fattispecie del tutto equivalenti.
Il discorso cambia quando, invece di parlare di sforzo alle gambe, 
vogliamo parlare di sforzo alla meccanica: sia i denti degli 
ingranaggi, che le maglie della catena, sopportano uno sforzo minore, a 
parità di potenza e di coppia motrice, quando maggiore è il raggio di 
coppia e minore lo sforzo, ossia la meccanica  soffre  meno col 40/20 
piuttosto che col 34/17. 
Ora veniamo finalmente al nocciolo.
Nel mio caso se, dopo adeguato riscaldamento, passo dal 34/17 al 34/16 
e poi ancora al 34/15=2,266 giri ruota/pedalata, aumento la coppia 
motrice e la velocità se la cadenza di pedalata è costante.
Ma il mio amico mi dice:  non sei un buon ciclista, hai un leggero 
incrocio di catena . E  vero, la catena appare impercettibilmente 
incrociata.
Allora cambio avanti e dietro, ossia passo al 50/18=2,777. Ma ora la 
pedalata è troppo dura, dunque passo al 50/20 = 2,5 e noto che la 
padalata è solo leggermente più dura della precedente pedalata 34/15. 
Ma cosa noto ancora? Anche ora la catena è leggermente incrociata (in 
senso opposto al precedente).
Insomma, quando si passa in quella  terra di nessuno , ossia in quella 
zona intermedia fra pedalate agile e padalata dura, un leggerissimo 
incrocio è inevitabile.
Scusate la lunghezza. Qualcuno conosce un tipo di approccio più 
conciliante per la  terra di nessuno ?
 
 
 
 
 
 


 
Non sono un ciclista ma un tecnico quindi affronto il problema in modo " 
ingegneresco" ma cercando di non usare un linguaggio troppo tecnico.
E'vero la catena "incrociata" meglio parlare di disallineamento tra corona e 
pignone porta ad una perdita di potenza, ovvero efficacia della pedalata.
Ciò è dovuto al fatto che la risultante delle forze applicate non è più 
perfettamente in asse e quindi dalla scomposizione delle forze ne deriva una 
componente laterale, peraltro minima, che viene annullata dalla resistenza 
degli elementi della catena e dai denti.  Questa resistenza si attua, in 
pratica, con un aumento dell'attrito laterale - attrito strisciante tra le 
facce  delle maglie della catena e dei denti che è molto maggiore di quello 
volvente ( quelle delle ruote per intenderci) che teoricamente, è il solo 
esistente in un meccanisco ruote dentate catena-
In realtà un minimo di attrito striciante tra i vari componenti esiste 
sempre quindi si tratta di un semplice e minimo aumento di questo nel caso 
del disallineamento.
Però dal punto di vista costruttivo ciò è previsto per cui la distanza tra 
le varie ruote dentate corrisponde a ben precisi parametri (se il tutto è 
ben progettato e realizzato)  quindi la perdita di potenza, quindi aumento 
dello sforzo di pedalata) dovuta alla minore efficienza del sistema è 
estremamente contenuta., cmunque inferiore allo sforzo di un altro rapporto 
però "allineato".
Sono molto più importanti - nel sistema catena/ruote dentate- e decisivi 
altri fattori come la qualità e trattamento superficiale dei materiali 
impiegati, il tipo di lubrificante usato, l'efficienza del meccanismo di 
spostamento della catena,dei cuscinetti e del meccanismo di ruota libera.
In estrema sintesi il disallineamento è previsto in fase di progettazione, 
le perdite sono minime e dipendono in massima parte dalla buona 
progettazione, buona costruzione, buoni materiali e trattamenti, ottima 
manutenzione.
Quindi non mi preoccuperei tanto del disallineamento quanto del resto, il 
problema dell'incrocio era molto più reale ai tempi di Coppi e Bartali, 
all'epoca dei cambi a 3 rapporti delle Bianchi e legnano e delle catene 
regina, ma molta acqua è passata sotto i ponti da allora, l'efficienza 
complessiva è aumentata di molto.
Una considerazione: ciò ha importanza in agonismo dove ogni singola perdita 
di rendimento dei sistemi meccanici assume importanza, pensa alla differenza 
tra un'auto di F1 e l'auto di tutti i giorni, ma nel cicloturismo dove il 
mezzo non è paragonabile a quello impiegato in gara (non credere che le 
biclicette da gara reali siano identiche a quelle che vendono è come per le 
auto da rally, hanno un'apparente vestito uguale sotto sono completamente 
differenti da quelle che vendono anche se sotto la dizione "rally") è più 
importante l'efficienza totale: es dei cuscinetti dei mozzi, del pnematico, 
del peso della bicicletta.
Vi è poi la differenza nel "motore umano" siamo tutti differenti ognuno di 
noi ha una sua muscolatura ed una sua struttura ergo ognuno di noi ha una 
sua "pedalata" e qui c'è poco da fare.
 
 

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Dimenticavo un altro fattore: Le leve tra pedivella e corona e quella tra 
pignone e ruota
 
In effetti anche queste incidono in quanto riprendendo il tuo esempio tra 
40/20 e 34/17
 Ammettiamo che la pedivella sia uguale nei due casi (conta anche quella 
lunghezza)  La corana 40 avrà un diametro maggiore di quella da 34 quindi la 
"leva" tra pedivella corona  (dato sommariamente dalla lunghezza della 
pedivella meno il raggio della corona) è minore di quello tra pedivella e 
raggio della corona da 34, ergo la corona da 34 è più "pesante" di quella da 
40
Lo stesso avviene tra pignone e ruota (ammettendo la ruota identica) per cui 
il pignone da 17 è più "pesante" di quello da 20
Per cui il rapporto 40/20 è più "leggero" di  quello 34/17 pur percorrendo 
la stessa lunghezza per ogni pedalata.
questo è valido anche se le pedivelle identiche sono identiche (come 
dovrebbe essere per adattarsi al fisico del ciclista) ma logicamente 
cambiano i rapporti di delle forze in gioco