Re: Il ciclista

From: m <maurizio.vianello_at_gmail.com>
Date: Sun, 9 Sep 2018 09:45:41 -0700 (PDT)

Il giorno domenica 9 settembre 2018 17:00:02 UTC+2, Giorgio Bibbiani ha scritto:
> Il 09/09/2018 14.50, Wakinian Tanka ha scritto:
> > Il giorno domenica 9 settembre 2018 12:10:02 UTC+2, m ha scritto:
> ...
> >> Questa non l'ho capita: "il lavoro della forza che fa il terreno
> >> sulla ruota posteriore della bici (a causa del ciclista che
> >> pedala)". Suppongo che si assuma assenza di slittamento della ruota
> >> e assenza di attrito *volvente*. In queste ipotesi quale sarebbe il
> >> lavoro del quale si parla sopra?
> >
> >
> > Il lavoro sul sistema bici+ciclista. Non e' essenziale che il punto
> > di applicazione della forza (attrito statico) sulla ruota sia
> > (istante per istante) fermo:
>
> Penso invece che sia essenziale: nel riferimento del suolo
> S il lavoro della forza di attrito statico è nullo, per
> definizione, perché il suo punto di applicazione è
> istante per istante in quiete.
>
> >
> > _________ mg*sin(alpha) <---| S | ---> v
> >
> > |_________|-----------> F
> >
> > La forza F è esterna al sistema S e quindi, per la 1a cardinale della
> > dinamica:
> >
> > Q' = R^(e)
> >
> > [la risultante di tutte le forze esterne, R^(e) = F - mg*sin(alpha),
> > e' uguale alla derivata temporale Q' della quantita' di moto del
> > sistema Q]
> >
> > si ha che F compie lavoro sul sistema:
> >
> > F.ds = {R^(e) + mg*sin(alpha)}.ds = Q'.ds +
> >
> > + mg*sin(alpha).ds = 0 + mg*sin(alpha).ds > 0
> >
> > in quanto nella situazione considerata il sistema si muove a
> > velocita' costante e dunque Q' = 0.
>
> Formalmente torna, ma è una dimostrazione truccata ;-)
> perché il ds sopra non è lo spostamento del punto
> di applicazione di F, che invece è nullo, ds = v dt
> con v velocità del punto della ruota su cui agisce
> F, e v è nulla.
> Dal punto di vista energetico, sempre nel caso ideale
> in cui si trascurano tutte le dissipazioni di energia
> ecc. ecc., in S in una data durata di tempo la forza
> di gravità esegue sul sistema un lavoro negativo, le
> forze motrici interne al sistema (v. ciclista) eseguono
> un lavoro positivo, il lavoro totale è nullo in
> accordo con il teorema dell'energia cinetica.
>
> Ciao
>
> --
> Giorgio Bibbiani
> (mail non letta)

Esatto, sono d'accordo: la potenza e il lavoro si calcolano così, e la potenza della forza esercitata dal terreno sulla ruota è nulla.


In un veicolo in salita senza dissipazioni abbiamo solo due potenze: quella negativa del peso e quella positiva erogata dal motore (muscolare, a benzina, elettrico....). A velocità costante la derivata dell'energia cinetica è nulla e quindi le due potenze si devono compensare.





Mentre la coppia da applicare alla ruota motrice, a valle della catena e del cambio ecc., mentre si sale a velocità costante NON dipende dalla velocità (se si aumenta la coppia si accellera e se si diminuisce si rallenta) la potenza della forza peso invece è in valore assoluto tanto maggiore quanto maggiore è la velocità (a parità del resto). Per questo per salire più velocemente serve un motore che eroghi istante per istante una potenza maggiore. La potenza erogata dal motore non viene gratis ma a scapito dell'energia interna del motore stesso (energia di varia natura).



Non sarebbe difficile fare caloli espliciti e indicare i numeri precisi, per esempio quanta potenza erogata dal motore (muscolare, in questo caso) serve per far salire un ciclista+bici da 80 kg a 20 km/h su una pendenza del 10% e invece quanta ne serve per farlo salire a 25 km/h se proprio uno vuole dei numeri (concettualmente inutili...)


I motori (e i ciclisti) non sono tutti uguali, e si distinguono proprio per la massima potenza erogabile (motori da 5 cavalli, da 10 cavalli, da 100 cavalli) e l'efficienza con la quale trasformano l'energia interna in potenza meccanica.

Se il tuo motore eroga al massimo tot cavalli tu più di una certa velocità non vai.



Tutto questo ovviamente è in accordo con ogni genere di esperimenti che si fanno in ambito sportivo e anche con l'esperienza soggettiva dei ciclisti (ho un amico che pedala tutti i giorni ed è stato nella nazionale olimpica del suo paese anni fa e quindi sa di cosa parlo ed è assolutamente d'accordo)

M.
Received on Sun Sep 09 2018 - 18:45:41 CEST