4 minuti Quali sono le caratteristiche che distinguono una bicicletta alto di gamma da un modello più economico? Beh, il peso è sicuramente tra queste. Molti atleti, ma anche semplici amatori, sono disposti a spendere cifre importanti per togliere qualche etto. Perché, lo sappiamo, una bici più leggera, a parità degli altri fattori, ti permette di essere più rapido nelle ripartenze e soprattutto in salita. Quello che non tutti sanno è quantificare il guadagno. Bene, in questo articolo cercherò di dare delle risposte a riguardo lasciando, per i nerds come me, le formule utilizzate e i calcoli alla fine.
A titolo di esempio, consideriamo due amici, Carlo e Alberto, che affrontano una salita del 5% sviluppando 200W di potenza media. Carlo pesa 70 kg e utilizza una bicicletta di 10 kg, mentre Alberto utilizza anch’egli una bicicletta di 10 kg, ma pesa 80 Kg. Entrambi decidono di investire 10.000 € per acquistare una bicicletta più leggera da 7 kg, per migliorare le loro performance. La differenza di tempo, per Carlo che pesa 70 kg, per 3 kg in meno in una salita del 5% sarà di circa 7 secondi, per ogni kilometro percorso. Che su una salita di 10 km significa ben 1 minuto e 10 secondi!
Ovviamente il guadagno è tanto maggiore quanto più ripida sarà la salita. Nella tabella sottostante trovate i guadagni in secondi per 3 kg in meno, per diverse pendenze, nel caso di un ciclista che, come Carlo, pesa 70 kg:
Ma quanto guadagna Alberto, che invece di pesare 70 kg, ne pesa 80? Beh, ovviamente l’alleggerimento percentuale dato da 3 kg in meno su una massa complessiva maggiore si riduce, così come il guadagno in termini cronometrici.
Nella tabella sottostante trovate i guadagni in secondi per 3 kg in meno, per diverse pendenze, nel caso di un ciclista di 80 Kg:
Analizziamo adesso un ultimo caso in cui Carlo, il nostro ciclista di 70 kg faccia una salita a tutta sviluppando una potenza media di 300W invece che 200W. L’aumento della potenza rende meno rilevante l’effetto della riduzione del peso, perché la velocità complessiva è maggiore e l’influenza del peso diminuisce leggermente.
Nella tabella sottostante trovate i guadagni in secondi per 3 kg in meno, per diverse pendenze, nel caso di un ciclista di 70 kg che salga sviluppando 300W:
Possiamo quindi concludere che un ciclista più pesante dovrà alleggerire di più la bicicletta rispetto a un ciclista più leggero per ottenere lo stesso vantaggio in termini cronometrici. Stesso discorso per un ciclista più allenato e performante.
Nella tabella sottostante trovate il riepilogo dei guadagni in secondi per 3 kg in meno, nelle tre casistiche esaminate:
Cosa ne pensate? Il budget che Carlo e Alberto hanno messo a disposizione per comprare una nuova bicicletta è giustificato dal guadagno che ne trarranno? Ovviamente la risposta dipende dagli obiettivi individuali, da quanto li separa dal loro compagno di allenamento o, più semplicemente, dal portafoglio di ognuno!
Ora, per i più volenterosi (o masochisti, a seconda del punto di vista), vi riporto come promesso le formule e i calcoli, stavolta nel caso in cui guadagno 1 kg, rispondendo così alla domanda che fa da titolo all’articolo: quanto guadagno in salita per 1 kg in meno?
Consideriamo quindi un ciclista di 70 Kg che affronti una salita del 5% sviluppando 200W di potenza media su una bicicletta di 8 Kg e poi su una di 7 kg. Trascuriamo per semplicità resistenza aerodinamica ed attriti. Per calcolare il tempo guadagnato per ogni chilogrammo in meno sulle masse non sospese della bicicletta, possiamo utilizzare la formula della potenza necessaria per superare una salita.
La potenza necessaria per un ciclista che sale una pendenza è data da:
Invertendo la formula e sostituendo i valori, calcoliamo la velocità:
v =200 / ((70+8) ⋅ 9.81 ⋅ sin (2.86°)) ≈ 5.23 m/s
Ora, possiamo calcolare il tempo per percorrere 1 km (1000 m):
t = 1000 / v = 1000 / 5,23 ≈ 191.2 secondi
Se riduciamo la massa della bicicletta di 1 kg (da 8 kg a 7 kg), la nuova velocità sarà:
v ′= 200 / ((70+7) ⋅ 9.81 ⋅ sin (2.86°)) ≈ 5.30 m/s
Il nuovo tempo per percorrere 1 km sarà:
t′= 1000 / v = 1000 / 5,30 ≈ 188.7 secondi
Quindi, per ogni chilogrammo in meno sulle masse non sospese della bicicletta, il nostro ciclista guadagna circa 2.5 secondi per ogni chilometro percorso. Che su una salita di 10 km significano ben 25 secondi.
Fatemi sapere se vi è piaciuto l’articolo e se vi sono altri temi che volete approfondire attraverso le noiose ma utili leggi della fisica!
un bel articolo, le bici top fanno più fighi al bar.
le salite agevolano i pesi leggeri,ma dopo vengono sempre le discese e li le cose si invertono…
Non sono del tutto convinto.
Dalla formula si evince chiaramente che :
1) a pari potenza la velocità è inversamente proporzionale alla massa totale ciclista+bici.
2) se un ciclista pesa di più, la velocità sviluppata a pari potenza si riduce.
3) tuttavia la differenza di tempo impiegato dipende solo dalla riduzione di peso bici, e non dal peso ciclista.
In summa, un ciclista da 80 kg andrà più piano di quello da 70, ma riducendo entrambi della stessa quantità il peso della propria bici, avranno entrambi lo stesso guadagno assoluto di tempo.
Certo, quello percentuale sarà inferiore per il ciclista più pesante.
Saluti
“Quindi, per ogni chilogrammo in meno sulle masse non sospese della bicicletta, il nostro ciclista guadagna circa 2.5 secondi per ogni chilometro percorso. Che su una salita di 10 km significano ben 25 secondi.”
Se ben capisco mi stai dicendo che il peso Kg. del ciclista conta in modo differente dal peso bicicletta vero? e quanto?
Grazie
Questo mi ricorda un aneddoto riferito al campione di motociclismo Tarquinio Provini negli anni cinquanta: quando venne a sapere che il conte Boselli aveva speso una grossa somma per alleggerire di 1 kg la sua Mondial da gara, commentò “se quei soldi li dava a me, dimagrivo di 2 kg”.
Buon senso contadino… :-)
persone razionali dopo aver letto questo articolo dovrebbero dedurre che spendere una fortuna per togliere anche solo un kilo alla bici non ne vale assolutamente la pena. Meglio dimagrire l’equivalente di peso e ci si guadagna in salute! Ma si sa che i ciclisti sono una specie strana e poco razionale…:-)
Interessante quantificazione.
Troverei ancora più interessante un calcolo simile, comprovato da prova in salita, sulla differenza che si può trovare alleggerendo in alternativa la bici o la parte esterna delle ruote.
Secondo me, in salite con pendenza importante, potremmo avere risultati interessanti dati dal minor momento d’inerzia delle ruote più leggere.
Unito al fatto che, quando cala la velocità del mezzo e la frequenza di rotazione della pedaliera, la velocità del mezzo non è più uniforme. Ma subisce continue accelerazioni e decelerazioni, due ogni rotazione pedaliera.
articolo chiaro e interessante e che soprattutto mi ha dato una risposta: vale la pena spendere 7.000 euri x una bici in carbonio invece di 900 euri x una bici in aluminio? finalmente ho la risposta ed é: assolutamente no!
7000 euro x guadagnare poco più di un minuto…
Le equazioni per la velocità ed il tempo sono errate, nonostante i risultati siano corretti. In particolare:
v = P/[(m+M)g sin(theta)];
t = S/v.
Salve Francesco,
abbiamo verificato: per un errore materiale in sede di impaginazione avevamo pubblicato le equazioni errate, ora abbiamo corretto.
Grazie per la segnalazione,
Manuel Massimo – Direttore responsabile di Bikeitalia.it
se l’atleta che pesa 80 kg anziché spendere 10000 per alleggerire la bici di 3kg, perdesse 3kg portando il suo peso a 77kg quanto guadagnerebbe in salita e quanto risparmierebbe economicamente?
tutto molto interessante ma nell’articolo si parla di masse non sospese ma l’alleggerimento di una bici ,noi amatori, lo ricerchiamo per lo più dalle ruote i futuro è possibile fare questi calcoli tenendo conto del peso delle ruote?
ok mi metto a dieta🤣🤣
bene questi calcoli ma non hai messo in conto , il tipo di allenamento di ognuno di noi .io col mio allenamento a 69 anni posso battere un 40enne con una bici più leggera.
Tuo figlio ha assolutamente ragione: la massa della persona è preponderante rispetto a quella della bicicletta. Infatti la formula ne tiene conto (M è la massa del ciclista e m è la massa della bici). Ed è per questo motivo che nell’articolo ho riportato due esempi, riferiti ad un ciclista di 70Kg e ad un ciclista di 80Kg. In generale una persona più pesante dovrà alleggerire di più la bici rispetto ad uno più leggero per ottenere lo stesso vantaggio cronometrico.
Davvero un articolo che fa riflettere. Indubbiamente interessante e scritto bene.
Ancora complimenti
Decisamente interessante. Complimenti!!!
Le formule utili sino ad un certo punto, mio figlio diceva sempre che per i cicloamatori inutile alleggerire le bici spendendo migliaia di euro, ciò che invece va alleggerito è il peso corporeo perché si vede pedalare su queste bici persone troppo su di peso dicendo che lo fanno per dimagrire, insomma ciò che più conta per perder più peso è la regola del Colleoni che scriveva “mangiate meno budelloni”….
ottimo e interessante
Molto interessante! Complimenti!
Bell’articolo , peccato per la formula …. la velocità la calcoli così :
v = 200/[(70+7)×9.8×0.05]
Gianni
Complimenti!
Piccola nota: il passaggio:
t= v ⋅ 1000= 5.23 ⋅ 1000
contiene un errore anche se il calcolo è giusto: sarebbe t=1000/v=1000/5.23
Si, tutto molto interessante ma …. una sola curiosità. Non sarebbe molto meglio sia in termini economici che di salute se il ciclista di 80 kg ne perdesse almeno 10 e restasse con la stessa bici ? Un dietologo per quanto alto di gamma non costa 10mila euro !!
Si mi è piaciuto con il metodo scientifico mi hai fatto capire quanto conviene cambiare la bici e affrontare una spesa non da poco. Mi tengo la formula che userò se deciderò di cambiare.
Grazie