L'effetto giroscopico
Autore: Franz

Da una lunga discussione interessante di qualche mese fa.

Visto che il cambiamento di traiettoria è possibile soltanto opponendosi all'effetto giroscopico, ovvero all'inerzia legata alle masse in rotazione, come viene affrontata la scelta su dimensione e geometria dei dischi dei freni?

Iniziamo da alcune considerazioni ed esempi.

La manovrabilità del mezzo è dovuta anche e principalmente alle quote ciclistiche del complesso telaio/sospensioni/ruote, prime fra tutte passo, avancorsa e inclinazione forcella.

Guardacaso le suzuki sono storicamente estreme per passo (corto), avancorsa (ridotta) e forte inclinazione: quindi il complesso della moto finisce per risultare spesso più maneggevole delle sfidanti....e c'è pure più potenza frenante.

Vorrei consigliarvi un piccolo test...per capire l'importanza, oltre alla geometri e alle quote della moto, di una massa ruotante attorno ad un asse, con una determinata velocità di rotazione e un momento angolare direttamente proporzionale a MASSA e VELOCITA' DI ROTAZIONE.

Prendete una ruota da bicicletta, abbastanza leggera per tenerla a mano. Prendete gli estremi del mozzo tra le mani, iniziate a farla girare, abbastanza velocemente, come se stesse muovendosi ad alcuni km/h. Adesso provate a inclinarla e girarla su sè stessa, agndo sugli estremi del mozzo che avete tra le mani. Sembra incredibile...una ruotina sottile e leggera come quella della bicicletta...e si fa così fatica a inclinarla e a ribalarla DURANTE il moto!!! Quello è l'effetto giroscopico, e quella è l'inerzia dovuta al moto rotazionale che tende a far girare la ruota sempre sullo stesso asse...

Provate...provate...e poi correrete tutti a cercare cerchi in magnesio, pneumatici leggerissimi e cerchi da diametro minuscolo...

Veniamo adesso ai dischi dei freni, a volte non presi in considerazione, ma importanti NON SOLO per frenare, ma da tenere in considerazione anche per il loro apporto all'effetto giroscopico.

Supponendo che (ma non è obbligatorio!!!) tutti i dischi abbiano il medesimo spessore e che siano composti dello stesso materiale (quindi abbiano lo stesso peso specifico) il peso del disco è dato da:

P = 3.14 x d/2 x H x Ps

dove:

P = peso

d = diametro (/2 perchè si usa il raggio)

H = spessore

Ps = peso specifico

Siccome H, 3.14 e Ps li abbiamo assunti costanti, possiamo raggrupparli sotto una K. La formula che ne deriva è

P = K x D/2

Ovvero il peso varia in maniera direttamente proporzionale al diametro diviso 2.

Veniamo adesso ad un nuovo concetto, il momento di inerzia (I).

In un corpo discoidale è dato dalla formula:

I = 1/2 x P x r^2

dove:

P = peso

r = raggio (o anche D/2)

Il momento di inerzia è (per semplificare le cose) la quantità che si "oppone" alla variazione di velocità di rotazione o di angolo di rotazione. Più grande è, peggio è. Sostituendo il calcolo del peso nella formula del momento di inerzia otteniamo:

I = 1/2 x K x r x r^2 = K/2 x r^3

Non so se mi spiego...ma RADDOPPIANDO il raggio il momento di inerzia diventa NOVE VOLTE più elevato!!! Ecco un buon motivo per non mettere dischi a diametro molto elevato...

Ma allora dico io...perchè non facciamo dischi piccolissimi, in modo da fargli influenzare il meno possibile sto benedetto momento di inerzia???

Ehehehehe, qui viene il bello. La capacità di un impianto frenante di opporsi al moto rotatorio della ruota (a parità di pinza, olio, pasticche, dischi ecc...) dipende dal prodotto tra forza esercitata dalla pinza sul disco e distanza tra il punto di applicazione e il centro di rotazione (ovvero il raggio del disco). In pratica raddoppiando il raggio del disco raddoppio la potenza frenante.

Per concludere: è necessario trovare un giusto compromesso, che alla luce dei fatti penso sia ipotizzabile attorno ai 15 cm di raggio del disco (a giudicare dalle scelte delle case motociclistiche...), per non fare un disco troppo pesante, ma sufficientemente efficace.

E ora un'ultima pulce nell'orecchio: io ho considerato spessore del cerchio e materiale di fabbricazione costanti. E se facessimo un cerchi più sottile,ma di maggior diametro? E se per alleggerirlo e raffreddarlo meglio lo forassimo, scavassimo, traforassimo??? E se invece dell'acciaio usassimo un altro materiale, che so....carbonio?!?!?!

Meditate...qualcuno lo ha già fatto parecchio prima di noi...