Topic tecnico sulla frenata

[david_jcd]

Mettiamo di dare una bella pinzata al freno anteriore,, il disco in quel caso tende a bloccarsi per via dell'attrito molto elevato con le pastiglie , la forza d'attrito va moltiplicata per un braccio pari al diametro

al raggio

del disco che ci da il momento applicato sull'asse di rotazione del mozzo, tale momento va ora diviso per il raggio della ruota e otteniamo la forza d'attrito fra pneumatico e terreno imposta dalla frenata, se l'aderenza del terreno sul pneumatico è superiore a tale attrito allora la ruota non slitta e siamo in una condizione abbastanza comoda da analizzare.

E fin qui siamo d'accordo

Abbiamo dunque ora una forza che tende a frenare la bici, quella che tu hai chiamato A,

no, attenzione, A è applicata al copertone e garantisce che la ruota rotoli invece di slittare. Se applichi quella forza alla ruota non otterrai altro che far girare la ruota, la bici non accelera

e una forza che tende invece a spingere la bici in avanti che non è altro che l'inerzia applicata al CM del sistema bici+biker che hai chiamato Fi contrastata dalla forza peso dello stesso sitema (che hai omesso nell'analisi, mi pare).

Forza peso e forza d'inerzia sono perpendicolari, non possono contrastarsi l'un l'altra (si, hai ragione, non l'ho disegnata)

Ora la distanza fra il punto di contatto della ruota anteriore con il terreno e il CM del sistema bici+biker non è altro che il braccio sul quale si applicano le tre forze, se la forza A meno la forza peso è inferiore a Fi la bici frena e basta, se è superiore allora la ruota si blocca e il sistema tende a ribaltarsi con centro di rotazione nel punto di contatto istantaneo fra la ruota anteriore e il terreno.

qui avrei qualcosa da ridire, ma questa questione ce l'ho abbastanza chiara... bisognerebbe parlare di momenti e non di forze...il momento del peso deve essere superiore a quello della forza d'inerzia, altrimenti ci si ribalta. A penso proprio che non c'entri.

Da qui se ne deduce che:
Per avere una frenata più efficace conviene tenere il più basso (e arretrato per scongiurare il ribaltamento) possibile il CM, cioè appiattirsi sul manubrio e tirarsi indietro
Visto che l'attrito del pneumatico è dato dal coefficiente di attrito per la forza con la quale le due superfici sono a contatto e visto che il trasferimento di massa verso l'anteriore fa aumentare la forza scaricata a terra dalla ruota anteriore e diumnuire quella del posteriore se ne deduce che all'anrteriore si può applicare una forza frenante maggiore senza che il pneumatico perda aderenza, a meno che non si arrivi al limite del ribaltamento, mentre al posteriore è sufficiente una forza frenante minore per raggiungere i limiti di aderenza dl pneumatico, da cui la necessità di dischi più grandi all'anteriore per sfruttare al meglio la frenata e la maggior facilità a far derapare il posteriore bloccando la ruota in frenata o semplicemente spostando avanti il peso e dando una leggera pinzata alla leva.....

D'accordissimo. Ho pensato però che frenando con la ruota davanti il disco che gira tende a sollevare la bici facendola girare intorno all'asse della ruota davanti... Sarebbe interessante introdurre dei numeri e fare il conto per vedere se il contributo di ciò è apprezzabile o meno...

Questo è quanto so e quanto mi basta per andare in bici!

Per andare in bici basta molto meno, ma sai come sono gli scienzati (anche se definirmi scienziato è un'esagerazione!!!)

Prodotti MTB scontati

 

[david_jcd]

durante la frenata, in un sistema inerziale, che quindi nn può essere quello bici-biker, compare una forza d'inerzia dovuta alla decelerazione appliacta nel centro di massa;

- Nei sistemi inerziali la forza d'inerzia non esiste.
Ma effettivamente se ci mettiamo nel sdr del biker, lui sente una forza che lo spinge avanti e lo induce a caricarsi maggiormente sul manubrio, e da qui il maggiore carico sull'anteriore.

in questa nuova configurazione, se fate l'equilibrio dei momenti troverete che le reazioni vincolari tra ruote e terreno, sebbene diano sempre la stessa somma - il peso totale - si sono ripartite in maniera diversa, in aprticolare un aumento all'anteriore

inoltre, essendo l'attrito tar ruota e terreno dipendendte dalla reazione vincolare - il carico verticale gravante sulla ruota - la ruota anteriore potrà trasmetetre una forza frenante maggiore, compatibilmente con il coeff. d'attrito

e questo è chiarissimo, ma se il biker resta rigido e fermo come un baccalà, il suo CM non si muove rispetto alla bici...

Nel post successivo vedo che mi hai preceduto nelle correzioni ad ADEXU! Concordo in tutto.
Non ho trascurato la forza peso, solo non l'ho disegnata

Poi ci sarebbero anche il momento della Fi e la forza peso con relativo momento, che non ho disegnato per non impiastricciare il tutto.

Mi scuso ancora se vi rispondo in modo brusco, non è mia intenzione essere sgarbato (ma rileggendomi mi sembra di esserlo!!!)



Edit: solo oggi ho ricevuto 2 reputazioni positive per questo topic: sono commosso, dovrei essere io a ringraziare voi che mi state ad ascoltare!

 

[umberto]

- Nei sistemi inerziali la forza d'inerzia non esiste.

ops :)

e questo è chiarissimo, ma se il biker resta rigido e fermo come un baccalà, il suo CM non si muove rispetto alla bici...

qui nn ho capito ceh vuoi dire

nella fig.1 le due reazioni, Ra e Rp, danno coem somma il peso e sono inversamente proporzionali ai bracci rispetto al centro G

in fig.2, in frenata, per l'equilibrio dei momenti, le due reazoni vincolari devono contrastare il momento dovuto a Fi, e qusto può succeder solo se Ra aumenta, e quindi Rp diminuisce della stessa quantità (Fi*H/Passo)-->deduco che arretrare il baricentro mi cambia la ripartizione dei carichi verticali sulle ruote e di conseguenze le forzr d'attrito orizzontali, mentre abbassare il baricentro mi limita il trasferimento di carico

 

[david_jcd]

é vero! se componiamo la forza peso e quella d'inerzia, i bracci cambiano!
Però non ho ben capito cosa calcoliamo... i momenti delle reazioni vincolari centrati nel polo del CM? No, non funzionerebbe...
Dimmi solo qual'è il polo dei momenti che stiamo considerando e poi siamo a cavallo!

 

[umberto]

Però non ho ben capito cosa calcoliamo... i momenti delle reazioni vincolari centrati nel polo del CM? No, non funzionerebbe...

sicuro?

 

[david_jcd]

eh, si, perchè dopo, quando aggiungi la Fi, non cambierebbe niente perchè se la forza coincide col polo il momento è nullo (è nullo il braccio)

 

[umberto]

eh, si, perchè dopo, quando aggiungi la Fi, non cambierebbe niente perchè se la forza coincide col polo il momento è nullo (è nullo il braccio)

Fi è = alla somma di Fa e Fp, le reazioni orizzontali nei punti di contatto ruota-terreno :)

in pratica, qualsiasi punto prendi il risultato sarà lo stesso

 

[david_jcd]

uhm... non ci giurerei... la somma di Fa e Fp è diretta come loro... Fi è solo una forza fittizia, data dalla regola a'=a-a_sdr... Dove a' è l'accelerazione del ciclista rispetto alla bici (e che moltiplicata per M da Fi), a è l'accelerazione del ciclista vista da un sdr inerziale, ad esempio da uno fermo a terra, e a_sdr è l'accelerazione del sdr (cioè del ciclista rispetto ad uno fermo). Ho fatto un po' di confusione, ma è cinematica dei moti relativi...
Fi=F-F_sdr
e poi Fa e Fp devono essere applicate al telaio, se le applichi alle ruote le fai solo girare.

Aspetta, però se mi centro nell'asse davanti effettivamente tutto torna... ma Fi può essere considerata contemporaneamente a Fa e Fp o no?

 

[Ser pecora]

Un link utile: http://www.dinamoto.it/DINAMOTO/on-line papers/frenata/frenata.html

 

[david_jcd]

wow! grazie! Questo me lo leggo!

 

[ADexu]

Innanzitutto grazie a tutti per le correzioni, ma quando si scrive di getto senza altro tramite che le parole è facile sparare fesserie grosse, come scrivere diametro al posto del raggio....

Bellino il link postato da Ser Pecora che ha chiarito ogni dubbio, credo....
Volendo "visualizzare" la cosa allora, per quanto ho capito, il ribaltamento inizia quando il prolungamento (linea tratteggiata) della risultante dei vettori che compongono la forza peso e l'inerzia (o meglio la forza inerziale di decelerazione, visto che si tratta di un'inerzia generata come reazione alla frenata) del sistema "scavalca" il punto che fa ruotare il sistema per ribaltarlo, ovvero il punto di contatto fra ruota anteriore e terreno (considero solo la ruota anteriore perchè all'inizio del ribaltamento la forza peso e quindi l'attrito sul posteriore sono uguali a zero). Per riportare la proiezione della risultante di forza peso e inerzia sul CM "prima" del punto di contato fra ruota anteriore e terreno o si allenta la morsa sul freno (riducendo la componente data dall'inerzia in modo da rendere più verticale la risultante) o ci si abbassa e arretra il più possibile.
Scusate l'impostazione statica dell'analisi ma mi torna più familiare che ragionare con dei momenti (che sarebbero entrambi applicati sul punto di contatto fra ruota e terreno, con direzioni opposte, giusto?)

Allego un disegnino, se la tratteggiata che è il prolungamento delle due forze (peso e inerzia) del sistema non supera il punto di contatto fra ruota e terreno (ovvero i due momenti non si equivalgono) la bici resta in equilibrio e avremo ancora un po' di forza peso al posteriore, quando la tratteggiata si porta sul punto di contatto fra ruota e terreno siamo al limite del ribaltamento con il peso sulla ruota posteriore pari a zero, se la tratteggiata supera tale punto inizia il ribaltamento con in più, visto che la bici inizia a ruotare verso avanti, un'elevazione del CM che aumenta la tendenza a ribaltarsi.... a questo punto o molliamo il freno o arretriamo e/o abbassiamo il CM, altrimenti una bella grugnata per terra non ce la toglie nessuno.....
In discesa il ribaltamento è più facile perchè aumenta la differenza di altezza fra il punto di contatto della ruota anteriore con il terreno e si avvicinano le loro proiezioni verticali col fatto di avvicinare la tratteggiata al punto di contatto della ruota anteriore, quindi il miglior metodo per non ribaltarsi nei discesoni consiste nell'annullare la reazione all'inerzia, ovvero non frenare per niente.......

Ho sbagliato ancora qualcosa o stavolta sto iniziando a capire???

 

[david_jcd]

stavolta non ho nulla da eccepire, e se fossi Francesco Amadori direi: "Bravo! 10+"

 

[mika85]

Lavoriamo in primissima approssimazione, e nel sistema di riferimento del ciclista (altrimenti non avrebbe senso parlare di inerzia), che quindi rispetto a noi sta fermo. Freniamo solo con il freno davanti, e supponiamo rigida la forcella, il copertone e il ciclista. Potremmo addirittura fingere che la ruota non abbia momento d'inerzia (o, come diciamo in fisica, che il momento d'inerzia della ruota sia trascurabile). La ruota gira di rotolamento ideale, cioè non slitta, cioè v=Wr vale sempre, dove v è la velocotà della bici, r il raggio della ruota e W la velocità angolare della ruota)
Ricordo che momento e coppia sono sinonimi. Con momento non intendo momento lineare o angolare, ma momento di una forza (r x F, dove x è il prodotto vettoriale).
Per i momenti usiamo la regola della mano destra: entrante (crocetta) o uscente (pallino) a seconda di forza e polo del momento.
Forze in gioco:
-La "forza frenante" Ff delle pastiglie sul disco e relativo momento Mf.
-L'attrito A, che impedisce alla ruota di slittare, e il relativo momento Ma.
-La risultante dei 2 momenti Mr, uscente perchè Mf>Ma, altrimenti la ruota non decelererebbe.
-La forza d'inerzia Fi agente nel centro di massa.

Poi ci sarebbero anche il momento della Fi e la forza peso con relativo momento, che non ho disegnato per non impiastricciare il tutto.

un mito ahahahah sembra una lezione del mio prof di meccanica

 

[umberto]

quel sito lo conosco, o meglio l'ho consultato quando affrontai il problema

interessante come la frenata posteriore stabilizzi il mezzo

@adexu: tutto sommato ok:)

 

[ADexu]

interessante come la frenata posteriore stabilizzi il mezzo

E' interessante anche come, puntandosi un po' sul manubrio (su sterrata liscia è meglio....) e sfiorando solo il freno di dietro inneschi delle derapate da rallysta provetto.....

 

[superdado84]

cambiano i pesi e ovviamente il mezzo, ma la dinamica è la stessa :D

buona lettura :P

http://www.dinamoto.it/DINAMOTO/on-line%20papers/Trasf_carico/trasf_carico.htm

http://www.dinamoto.it/DINAMOTO/on-line%20papers/frenata/frenata.html


[Edit: azz, ho visto ora ke era stato postato poco sopra... DHO XD]