MotoGP, TECNICA – L’angolo di piega: i fattori che lo influenzano maggiormente

Dai tempi di Agostini ad oggi. Un confronto tra l’angolo di rollio “ideale” e “reale” attraverso l’evoluzione dello stile di guida, l’influenza delle gomme e dell’effetto giroscopico

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Di Stefano Aglianò

Riavvolgendo il nastro dell’evoluzione dello stile di guida, in pista e non, si nota un cambiamento abissale. Fino agli anni ‘70 i piloti rimanevano composti in sella alla loro moto anche durante le curve. Uno stile classico e visivamente molto elegante ma come si vedrà più avanti non il più redditizio.

Un cambiamento epocale è rappresentato dall’introduzione dagli sliders sul ginocchio, le così dette “saponette”, che permettono al pilota di allargare la gamba interna alla curva per portare il ginocchio a contatto con l’asfalto. Le prime rudimentali saponette erano delle vecchie visiere dei caschi tenute assieme con il nastro americano. La tecnica si è man mano evoluta, senza particolari scossoni, fino ad arrivare agli anni 2000.

Dagli slider sulle ginocchia a quelli sul gomito

Da qui in avanti ha preso sempre più piede il così detto “metodo spagnolo” che consiste nello sporgersi molto, sia con la parte inferiore che superiore del corpo, verso il centro curva. Questo ha costretto le case produttrici di abbigliamento tecnico ad introdurre, nelle loro tute in pelle, gli sliders anche sul gomito. Oltre all’evoluzione della tecnica di guida e della tecnologia impiegata nelle tute in pelle un fattore altrettanto importante, ma forse anche di più, è rappresentato dalla maggior tenuta di strada che le moto sono in grado di esprimere.

Questo ha permesso di arrivare ad angoli di piega ben superiori ai 60°, valore impensabile fino a qualche anno fa. Sospensioni, telaio e appendici aerodinamiche hanno fatto fare notevoli passi in avanti in tal senso ma il protagonista indiscusso è lo pneumatico. Anche se a volte non viene data la giusta importanza, specialmente da una utenza più generalista, è lampante che la gomma rappresenti l’unico modo che la moto ha per rimanere “attaccata” al suolo. Il pneumatico è uno di quei componenti che ha subito innumerevoli progressi nel corsodella sua storia. Giusto per citarne alcuni: la struttura radiale, il battistrada slick, l’aumento delle misure fino ad arrivare ad una continua ricerca di carcasse e mescole sempre più performanti. Per enfatizzare la rilevanza basti pensare che, nell’attuale regime di mono gomma valido in diversi campionati, sono le case costruttrici a dover adattare le proprie moto alle gomme e non viceversa.

L’angolo di rollio “ideale”…

Per capire, come lo pneumatico influenzi la dinamica di guida in curva ed in particolare l’angolo di rollio, è utile analizzare il problema sotto determinate condizioni iniziali. Si immagini una moto che stia percorrendo a velocità costante una curva con raggio di curvatura, anch’esso, costante.

In termini più “fisici” il mezzo sta procedendo di moto curvilineo uniforme poiché non ci sono variazioni di velocità. La moto essendo inclinata, sarà caratterizzata da un certo angolo di rollio (che è nullo nella fase di moto rettilineo). Oltre al momento raddrizzante dell’effetto giroscopico (che sarà analizzato più avanti) ci sono due forze applicate al baricentro: la forza peso che tende ad inclinare la moto verso l’interno della curva e la forza centrifuga che tende a riportarla in posizione verticale.

La forza peso è perpendicolare al terreno e rivolta verso il basso quindi genera un momento ribaltante, la forza centrifuga essendo parallela al suolo e orientata verso l’esterno della curva genera un momento raddrizzante. La moto è in equilibrio se la risultante tra queste due forze (freccia blu), orientata lungo la linea che congiunge il baricentro con il punto di contatto gomma-asfalto, è uguagliata da una orientata in verso opposto e generata dall’attrito con l’asfalto.

Se si vuole percorrere la medesima curva ad una velocità maggiore è necessario aumentare l’angolo di piega

Applicando l’equazione di equilibrio dei momenti si riesce ad esprimere l’angolo di rollio in funzione del raggio di curvatura della traiettoria e della velocità di avanzamento. L’angolo cresce con il quadrato della velocità e decresce all’aumentare del raggio. Ciò trova riscontro nell’esperienza comune: se si vuole percorrere la medesima curva ad una velocità maggiore è necessario aumentare l’angolo di piega della moto, viceversa a velocità costante, se la curva è più “dolce”, può essere percorsa con una minor inclinazione riuscendo a rimanere entro la traiettoria impostata. Quello fin qui descritto è l’angolo di rollio “ideale”, tale perché si sono fatte a monte le seguenti ipotesi semplificative: angolo di sterzata sufficientemente piccolo da poter considerare i punti di contatti anteriore e posteriore allineati e giacenti nel piano della moto; il momento giroscopico è trascurabile e si sono modellizzate gomme a spessore nullo.

... e il confronto con quello “reale” influenzato dalle gomme

Ma cosa accade se si introduce nella trattazione lo spessore degli pneumatici per rendere il modello più simile alla realtà?  Con le medesime condizioni iniziali, ossia velocità di avanzamento e raggio di curvatura costanti, si nota che l’aumento della larghezza delle gomme provoca, come rappresentato nella seguente figura, uno spostamento del punto di contatto sulla parte laterale del profilo a “U” tipico delle gomme da moto (a differenza di quelle per le automobili che hanno un profilo piatto). Questo genera un incremento dell’angolo di rollio, necessario affinché venga rispettata l’equazione di equilibrio. Tramite relazioni di carattere geometrico si nota che l’incremento dipende dallo spessore degli pneumatici, dall’angolo di rollio e dall’altezza del baricentro. In altri termini all’aumentare della sezione delle gomme corrisponde la necessità di un maggior angolo di piega. Mentre a parità di larghezza degli pneumatici una moto con baricentro più basso deve essere maggiormente inclinata per percorrere la stessa traiettoria alla medesima velocità.

L’importanza dello stile di guida…

Lo stile di guida influenza l’angolo di rollio? Molto, perché il pilota spostandosi sulla sella varia la posizione geometrica del baricentro del sistema moto-pilota, che come abbiamo appena visto, ha delle conseguenze dirette sull’angolo di piega. Ci sono TRE POSSIBILI SCENARI che, in parte, rispecchiano l’evoluzione dello stile di guida introdotta ad inizio articolo: il pilota in asse con il piano della moto, il pilota meno inclinato rispetto alla moto ed il contrario.

Primo scenario, Doohan: il pilota meno inclinato della moto

1) Nel caso, sfavorevole, in cui il pilota è meno inclinato della moto ossia si sporge verso l’esterno della curva anche il baricentro si sposterà nella medesima direzione. Questo comporta che, per compensare lo spostamento del baricentro, la moto deve essere più inclinata per garantire l’equilibrio. L’angolo di rollio reale è maggiore di quello ideale.

Secondo scenario, Marquez: il pilota più inclinato della moto

2) Si ribalta il discorso nel caso, favorevole, in cui il pilota è maggiormente inclinato rispetto alla moto. Questo comporta uno spostamento del baricentro verso l’interno della curva e quindi il pilota può “permettersi” di inclinare meno la moto per percorrere la medesima traiettoria con la medesima velocità. L’angolo di rollio reale è minore di quello ideale.

Terzo scenario, Agostini: il pilota è seduto centralmente alla sella

3) Infine la configurazione “neutra” in cui il pilota, rimanendo in asse con la moto ossia seduto centralmente rispetto alla sella, non influenza il baricentro della moto e quindi l’angolo di rollio reale è lo stesso rispetto a quello ideale. Considerando quest’ultimo caso come punto di partenza si possono effettuare delle interessanti considerazioni. Infatti nel primo caso il pilota, spostandosi verso l’esterno della curva, è costretto ad inclinare maggiormente la moto mettendo al contempo sotto sforzo gli pneumatici che sono costretti a lavorare con un maggior angolo di piega. Il pilota, oltre a far lavorare gli pneumatici in condizioni sfavorevoli, è soggetto ad un maggior rischio di caduta e dovrà attendere un tempo maggiore prima di poter accelerare completamente in uscita di curva. Certamente non è una tecnica né redditizia, per ottenere il miglior tempo sul giro, né sicura su strada.

Il secondo caso è quello che viene estremizzato dalla tecnica di guida “spagnola”. Il pilota tende a sporgersi con tutto il corpo verso l’interno della curva. Lo spostamento del baricentro consente di inclinare meno la moto e quindi di stressare meno gli pneumatici nella zona laterale. Questa è la corretta tecnica per essere più sicuri e veloci in percorrenza di curva. Inoltre si ha l’ulteriore vantaggio di poter accelerare prima in uscita di curva. Il pneumatico, lavorando maggiormente sulla fascia centrale, riesce ad esprime un elevato grip con il suolo innalzando il limite di una perdita improvvisa di aderenza. Lo sporgersi verso l’interno della curva permette al pilota di avere un miglior controllo della moto sfruttando, ad esempio, il serbatoio come punto di ancoraggio per gamba e braccio esterni per rimanere appeso alla moto. Inoltre, in questa posizione, è più facile spostare il peso verso l’interno e si agevola il movimento di allargare il ginocchio fino a farlo strisciare sull’asfalto, permettendo di avere una sorta di “sensore” aggiuntivo in grado di misurare l’inclinazione e le reazioni della moto.

Il ginocchio in fuori, l' 'effetto vela': il momento aerodinamico che aiuta nell'inserimento

La resistenza all’aria, offerta dal corpo sporto al di fuori della sagoma della carena, genera un momento aerodinamico che aiuta l’inserimento e la percorrenza in curva andando ad aumentare l’angolo di imbardata. In altri termini si genera un favorevole “effetto vela” che aiuta nella fase di curva.

… e dell’effetto giroscopico

Come influisce l’effetto giroscopico sull’angolo di rollio? Prima di rispondere vediamo cos’è questo misterioso fenomeno fisico. L’effetto giroscopico è generato da un corpo (la ruota) in rotazione attorno al proprio asse che a sua volta ruota attorno ad un altro asse sghembo (l’asse verticale che passa per il centro del raggio di curvatura).

L’effetto si traduce in un momento lungo un asse perpendicolare ad entrambi. In altri termini cambiare l’orientamento all'asse della ruota (rappresentato dalla moto che si inclina) genera un controeffetto giroscopico che tende ad annullare la variazione (l’inclinazione). Per quanto l’effetto giroscopico sia un fenomeno piuttosto complesso da analizzare, nel caso di una motocicletta che sta percorrendo una curva a velocità e raggio costante è sufficiente conoscere che genera un momento raddrizzante.

Tenendo a mente questo concetto si intuisce perché l’equazione d’equilibrio, descritta nel caso dell’angolo ideale, non sia più rispettata. In altri termini occorre determinare un altro momento in grado di opporsi a quello giroscopico. Questa componente aggiuntiva può essere ottenuta intervenendo sia sulla posizione del baricentro che sull’angolo di piega.

 

Come abbiamo già analizzato, sul primo fattore ricopre un ruolo fondamentale il posizionamento in sella del pilota che, se si proietta verso l’interno della curva, genera uno spostamento del baricentro rispetto all’asse “ideale” della risultante delle forze. In altri termini la distanza tra il baricentro e l’asse crea un braccio che, moltiplicato per la risultante delle forze, genera un momento in grado di equilibrare quello giroscopico. Nel caso in cui il pilota non sfrutti lo spostamento del corpo, ma rimanga seduto centralmente sulla sella, per contrastare l’effetto giroscopico è necessario aumentare l’angolo di rollio (situazione analoga a quando il pilota spostando il proprio peso dalla parte opposta della curva è costretto ad inclinare maggiormente la moto per riuscire a percorrere la medesima curva alla stessa velocità). In sintesi l’effetto giroscopico influisce direttamente sull’angolo di rollio rendendo quello reale maggiore dell’ideale (privo dell’effetto giroscopico).

Completando il puzzle dell’angolo di rollio e rimettendo al loro posto i due “tasselli semplificativi”, spessore degli pneumatici ed effetto giroscopico nulli, si può concludere che entrambi i parametri, se diversi da zero, fanno assumere all’angolo di rollio reale un valore maggiore di quello che avrebbe nel caso ideale. 

 

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