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La bicicletta

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by

Pietro Carra

on 1 July 2014

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Transcript of La bicicletta

La bicicletta
Breve storia della bicicletta
1815: Karl von Drais sviluppa la draisienne, la più lontana antenata della bicicletta.
1866: Pierre Lallement brevetta una bicicletta con pedivelle e pedali attaccati alla ruota anteriore
1870: si diffondono le high-wheeler
1889: la bicicletta moderna assume la forma quasi definitiva: pneumatici, trasmissione a catena e telaio tubolare.

Dobbiamo alle ricerce sulla biciclette molti strumenti che oggi sono entrati a far parte del mondo industriale e della nostra quotidianità, in particolare ricordiamo:l'invenzione dei cuscinetti a sfera, l'avvio della produzione di massa dei tubi di acciaio, lo sviluppo delle ruote a raggi, le gomme pneumatiche.
Cenni di fisica

Introduzione
Scientificamente parlando, l'obiettivo del pedalare è esercitare una forza
propulsiva rispetto al terreno. Per mantenere una velocità costante, l'intensità
media di questa forza deve essere uguale al totale delle forze che si
oppongono al movimento in avanti. Queste forze sono:!
Resistenza all'aria FA , dal moto della bicicletta relativo all'aria.
Resistenza all'inclinazione FS
Resistenza al rotolamento FR
Resistenza media agli urti FB sulle superfici aspre: incorrere in un urto riduce
immediatamente la velocità in avanti e superarlo la ripristina solo in parte, la
maggior parte dell'energia persa viene dissipata attraverso il corpo del
ciclista.

Tutte le forze in eccesso (o in difetto) rispetto alla somma di queste
resistenze, producono un'accelerazione (o una decelerazione) della bicicletta
e del ciclista. Quando un ciclista esercita estemporaneamente una forza
superiore a quella richiesta per la propulsione, il risultato sarà una svelta
accelerazione (a) della massa del sistema (m):
Il cambio
Il cambio a rapporti di una bicicletta è il modo di cambiare il vantaggio meccanico tra il piede del ciclista e la superficie.
Il rapporto tra velocità di superficie e velocità di pedalata può essere calcolato secondo la formula:
Steady speed power equation
La resistenza aerodinamica, quella al rotolamento e quella relativa all'inclinazione (cioè alla salita), si possono combinare nella seguente equazione, per la calcolare la potenza della pedalata:
dove F si riferisce alla forza fissata, derivante sia dall'inclinazione che dalla resistenza al rotolamento. Questa equazione può essere usata per stimare livelli di potenza e velocità, ad esempio possiamo considerare il caso di Marco Pantani, nella salita all'Alpe D'Huez, al Tour del 1997. Pantani pesava 55,9 kg e la sua bicicletta 7,3. La lunghezza della salita è di 13,84 km con un inclinazione del 7,9%, la velocità media corrisponde a 6,12 m/s
• Il peso del sistema è quindi di 620 N, per una forza relativa all'inclinazione di
49 N.
• Assumendo l'assenza di vento, e un coefficiente di attrito KA di 0.3, poiché
Pantani è piccolo ma scala stando alzato sui pedali, avremo una forza di
resistenza aerodinamica di 11N
• Assumendo Cr (coefficiente di resistenza al rotolamento) di 0,003, quindi
una forza Fr di 2N
Abbiamo una forza resistente totale di 62N (di cui il 79% è dato dalla salita), e la potenza richiesta è di 379 W. Se l'efficienza della trasmissione fosse 0,95, Pantani avrebbe dovuto erogare una forza di quasi 400W per circa 38 minuti.
Accelerazione
Quando la potenza di un ciclista supera quella richiesta da una stabile
velocità data, la forza propulsiva aumenta e ha luogo un'accelerazione (a=dv/
dt). La forza di accelerazione entra nella steady power equation, che
possiamo ora riscrivere come:
In sostanza abbiamo aggiunto l'incremento dell'energia cinetica nell'equazione della potenza, Il valore di meff, la massa effettiva, è leggermente superiore a quello di m perché include l'energia cinetica della rotazione delle ruote (in modo approssimativo, la massa totale del sistema è aumentata dal peso dei cerchi, dei copertoni e di un terzo dei raggi). Questa versione dell'equazione è un'equazione differenziale; include non solo la velocità ma anche la variazione di velocità in funzione del tempo e per studiare il comportamento dell'accelerazione bisogna risolvere l'equazione differenziale. Il metodo numerico più semplice è risolvere l'equazione per
l'accelerazione in termini di velocità corrente. Poi, per un piccolo incremento di tempo, ad esempio 0,01s, il valore dell'accelerazione permette il calcolo di una nuova velocità, che a sua volta ci permette di ottenere un nuovo valore dell'accelerazione. Ripetere questo calcolo migliaia di volte permette di tracciare l'evoluzione della velocità in funzione del tempo. Questo metodo, conosciuto come metodo di Eulero, è semplice ma bisogna effettuare un importante controllo: ripetere il calcolo con un intervallo di tempo minore e assicurarsi che i risultati non cambino, se così è abbiamo scelto un intervallo troppo grande.
Aerodinamica
La resistenza del vento è un'esperienza quotidiana, in articolare per chi va in bicicletta, infatti, alla normale velocità di crociera, costituisce la maggiore resistenza, ad eccezione di quella dovuta alla salita. È causata da due tipi di forza, una normale alla superficie del corpo resistente, sentita come la pressione del vento, e una tangente alla superficie, chiamata skin friction. Per i corpi e i veicoli non carenati, come quelli del ciclista e della bicicletta, la pressione è di gran lunga la maggiore delle due, e l'energia dissipata appare inizialmente come energia nella scia, che si dissipa scaldando l'aria circostante.
Uno degli obiettivi degli esperimenti aerodinamici su un corpo è misurare la sua resistenza aerodinamica, definita come:
La resistenza è semplicemente il prodotto CdA moltiplicato per la pressione dinamica. La pressione dinamica è la massima pressione che può essere esercitata da un flusso su un corpo senza che questo abbandoni lo stato di quiete. A velocità inferiori alle 100 miglia/h possiamo approssimarla con:
Relazione tra potenza e velocità in vari veicoli
Possiamo confrontare la bicicletta con vari mezzi di trasporto su ruote, mossi dalla propulsione umana (quella che Illich, come vedremo, chiamerà energia
metabolica), stilando una classifica. La tabella stima l'input di energia iniziale
uguale:
Notiamo che solo i veicoli a pedali con carenatura completa sono superiori alla bicicletta tradizionale, questo potrebbe implicare nel futuro interessanti sviluppi delle biciclette e dei veicoli da esse derivati.
Energia consumata in funzione della distanza
Possiamo riferirci alla seguente tabella :
per calcolare l'energia consumata nel pedalare in piano per certe distanze.
Siamo abituati a misurare l'energia in Joules (1 J/s =1W) ma nell'ambito
alimentare sono le calorie ad essere usate per misurare l'energia contenuta
nel cibo. Una caloria è la quantità di calore o il lavoro necessario per innalzare
di 1°C la temperatura di un kg di acqua, e corrisponde a 4186,8 J. Possiamo
osservare come un ciclista in forma, con un'efficienza energetica corporea del
23,88%, mantenendo una velocità di 9 m/s o 20 mph, potrebbe viaggiare per
574 km/L se solo esistesse un cibo liquido con la stessa energia di un litro di
benzina.
Energia ed equità
Secondo Illich è impossibile perseguire contemporaneamente l'equità e il
progresso industriale, infatti parlare di crisi energetica vuol dire credere nella
concezione dell'uomo tale per cui deve per tutta la vita dominare schiavi, o in
alternativa macchine, per compiere gran parte del suo lavoro; la crisi
energetica è la mancanza di sostentamento per gli schiavi, ma la domanda
che dobbiamo porci è: davvero c'è bisogno di questi schiavi? La scelta della
politica economica sarà determinante per il futuro, una politica di bassi
consumi permette un'ampia scelta di stili di vita, se invece si opta per una di
alti consumi le relazioni sociali saranno dominate dalla tecnocrazia e saranno
degradanti.

Le società possono seguire tre indirizzi nel campo energetico, identificare il
benessere con:
• forte consumo energetico pro capite
• conseguimento di una elevata efficienza nella trasformazione di energia
• minor uso possibile di energia meccanica da parte dei membri più potenti
della società
L'ultima opzione è l'unica perseguibile, è alla portata di ogni nazione e
garantisce rapporti sociali contraddistinti da alti livelli di equità.
La soluzione alla crisi energetica è la sua dissoluzione, non il suo illusorio superamento, va dissolta insieme all'illusione che fa dipendere il benessere dal numero di schiavi che un uomo ha sotto di sé. Perciò bisogna identificare attraverso un processo politico le soglie oltre le quali l'energia produce dei guasti. questo processo deve essere collettivo e riguardare tutta la collettività. Chiameremo il processo “contro-ricerca” poiché è opposta a quelle che oggi sono le convinzioni universalmente accettate. Le fasi di cui si compone sono tre:
• Riconoscere sul piano teorico come imperativo sociale la necessità di porre
dei limiti al consumo di energia pro capite!
• Individuare la fascia entro la quale potrebbe trovarsi la grandezza critica!
• Decidere la soglia di fastidio ed iniquità che i suoi membri sono disposti a
tollerare.
Negli Stati Uniti il 25-45% di tutta l'energia disponibile è dedicata ai mezzi di trasporto, per produrli, per farli muovere, per garantire il diritto di passaggio quando scorrono, quando volano e quando sostano. Nella circolazione, l'energia per quantità di tempo (potenza) si traduce in velocità, il limite critico di energia si identifica quindi con il limite di velocità, ogni volta che un mezzo pubblico supera i 25 km/h (velocità di una bicicletta spinta da energia metabolica), diminuisce l'equità mentre aumenta la penuria di tempo e di spazio. Il trasporto a motore ha monopolizzato il traffico, bloccando il movimento alimentato dall'energia metabolica (il transito), dall'inaugurazione della prima ferrovia il numero di km per passeggero si è moltiplicato per cento. I motori hanno tolto alla gente la possibilità di usare la propria energia metabolica, costringendola all'uso dei mezzi di trasporto. Per un ritorno alla possibilità di scelta la velocità deve essere sottoposta a restrizioni. La democrazia partecipativa richiede una tecnologia a basso consumo energetico.
La crisi energetica
La controricerca
Elogio della bicicletta
Un secolo fa venne inventato il cuscinetto a sfere, che combinato alla ruota ha portato alla creazione di un mezzo formidabile: la bicicletta. La bicicletta quadruplica l'efficienza della macchina termodinamica uomo, rendendola più efficace di qualsiasi mezzo o animale. Solo le grandi scoperte dell'agricoltura medievale sono paragonabili all'unione di cuscinetto a sfere con lo pneumatico e la ruota a raggi tangenti. Le biciclette sono termoodinamicamente efficienti, costano poco e non richiedono percorsi e strade dedicati, se non in alcuni punti particolari. La bicicletta ha ampliato il raggio d'azione dell'uomo senza smistarlo su percorsi non percorribili a piedi.
La maturità tecnologica
Se un paese non può fornire una bicicletta a ogni suo cittadino allora possiamo definirlo sottoattrezzato, se non può garantire strade ciclabili o un servizio pubblico alla velocità delle biciclette per chi ha problemi fisici o necessita di viaggiare per molte ore. Un paese è invece sovraindustrializzato quando la sua vita è dominata dall'industria del trasporto che determina privilegi di classe. Ciò non esclude affatto la presenza di motori ausiliari e delle efficienti scoperti dell'era post industriale. C'è posto per un mondo di
maturità tecnologica, caratterizzato anche da motori ausiliari che aumentano la libertà senza diminuire l'inequità, ed è ancora il mondo dei lunghi viaggi, un mondo dove ciascun luogo è raggiungibile a chiunque, secondo il suo talento e la sua velocità, senza fretta né paura, usando mezzi che non facciano violenza alla terra che noi uomini calchiamo da millenni.

Ci sono due vie percorribili per arrivare allo stadio di maturità tecnologica, la liberazione dall'opulenza o dalla carenza. In entrambe l'uomo deve fuggire dall'idea che il centro del mondo sia proprio lì dove egli è. Un ritorno alla velocità della bicicletta distruggerebbe il nepotismo e i privilegi, perché l'uomo sarebbe padrone delle proprie possibilità. Il punto cruciale risiede nel
prendere questa decisione.
La bicicletta e il suo rapporto con il futurismo
Introduzione
Umberto Boccioni e Fortunato Depero
La bicicletta è stata inventata nella prima metà dell'800, ma raggiunge la sua
forma definitiva solo verso l'inizio del secolo successivo, ed è sempre
nell'ultimo periodo della sua complessa trasformazione che vengono
apportate le modifiche tecnologiche più importanti e innovative, perciò la
figura del ciclista in corsa può essere considerata un tipico simbolo futurista
del dinamismo della vita moderna: l'uomo che si muove velocemente
attraverso il tempo e lo spazio grazie alla propulsione delle gambe, sostenuto
dalla tecnologia moderna. Questa grande attenzione che la bicicletta riceve
dai futuristi è infatti testimoniata dalle numerose opere di cui costituisce il
soggetto, opere di Boccioni e Depero, ad esempio, senza dimenticare la
pittrice russa Natal'ja Gončarova.
Boccioni nasce a Reggio Calabria il 19 ottobre 1882, a 18 anni, nel 1900, si trasferisce a Roma, dove approfondisce i propri interessi per la pittura e prende lezioni di disegno. Qui stringe anche molte amicizie, ricordiamo in particolare quella con Giacomo Balla, da cui apprende la tecnica divisionista (divisione dei colori e stesura secondo pennellate filamentose, strumento per
ottimizzare la ricerca nell'ambito della migliore resa luministica della realtà) e il gusto per la pittura dal vero.
Nel 1910 incontra Marinetti, Boccioni aderisce con ntusiasmo al Futurismo ed è uno dei principali ispiratori del manifesto tecnico della pittura futurista
Nel manifesto si mette anche in risalto quella che viene definita
compenetrazione dinamica, cioè l'estrema vicinanza e la compenetrazione tra
gli oggetti e le loro forme. Nelle intenzioni futuriste, la compenetrazione
dinamica è finalizzata a “portare lo spettatore nel centro del quadro”,
particolarmente evidente in Dinamismo di un ciclista.
Per questi artisti tutto è dinamismo, tutto è
movimento. Il nuovo linguaggio deve esprimere i contenuti
della nuova visione dinamica del mondo, si vogliono inventare nuove forme rappresentative, adatte alla realtà moderna, concentrandosi invece su ciò che più caratterizza il loro tempo: i nuovi mezzi di trasporto e la crescita della metropoli,
della nascente periferia urbana. La metropoli, la periferia sono scenari tipici del futurismo, campi di battaglia tra nuove forze e
movimenti, è proprio la città che fa infatti da sfondo al dipinto di Depero “Il ciclista attraversa la città”
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