Brainstorming
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Biomimetica
Ispirazione per l’innovazione
5.1
Il Ghepardo
Questo capitolo ha lo scopo di riportate il riferimento biologico alla base del processo di biomimesi del tipo “ Biology to Design” svolto in questa tesi. Di seguito verrà riportata una sintesi delle fasi “Discover- Natural models”, Abstract- Biological Strategy”e ”Identify Function”, del metodo del centro di ricerca “Biomimicry 3.8” descritto precedentemente nel capitolo relativo. L’input iniziale per questo progetto è nato da una riflessione sulle capacità di ammortizzare ed accelerare dei ghepardi. Proprio tali capacità hanno suggerito di eleggere il ghepardo a modello per il presente lavoro.
Questa famiglia di animali è caretterizzata da una struttura corporea tale da permettergli di ammortizzare in modo eccellente l’impatto in caduta. Questo è possibile grazie a diverse caratteristiche della loro struttura:
• L’assenza della clavicola (caratteristica non solo dei felini ma di tutti gli animali che camminano a 4 zampe) che permette loro di lanciare per prime le zampe anteriori. Nel momento dell’impatto ammortizzano la caduta piegando le zampe: l’energia che non è stata assorbita prosegue nella stessa direzione e di conseguenza le spalle salgono ma, essendo sprovvisti di clavicola, ciò non danneggi il loro corpo; al completo assorbimento del colpo si raddrizzano, e le spalle tornano al loro posto.
• I cuscinetti plantari callosi nella parte inferiore del piede, che permettono loro di muoversi silenziosamente, di ammortizzare l’impatto negli atterraggi e di bloccarsi in piena corsa. Il ghepardo è l’unico felino ad avere cuscinetti ruvidi che aumentano il controllo nella corsa.
Questi dati, in fase di ricerca di input per l’innovazione, hanno indirizzato
l’autore di questa tesi ad osservare veicoli in caduta e veicoli che danno maggiore attenzione agli ammortizzamento anteriori.
Osservando le mountain bike sono stati individuati diverse somiglianze e punti paragonabili con la struttura dei felini. Approfondendo si è visto che in particolare modo sarà di vantaggio paragonare la struttura e il movimento delle montan bike con la biomeccanica e l’anatomia del ghepardo.
Prima di specificare i punti in comune e le differenze fra le due, di seguito vi è una breve descrizione delle principale caratteristiche di interesse di questi animali.
Il ghepardo, il quale nome scientifico è Acinonyx Jubatus
,
è un mammifero carnivoro della famiglia dei Felidi. È l’unica specie vivente del genere Acinonyx.Un tempo diffuso in gran parte dell’ Africa e dell’Asia, attualmente questo animale vive in gruppi poco numerosi e frammentati, spesso minacciati dalla pressione demografica della popolazione circostante.
Il ghepardo è considerato l’animale più veloce conosciuto al giorno d’oggi. Raggiunge una velocità massima di 110-120 km orari e riesce ad accelerare da 0 a 80 km/h in 3 secondi. Ma il massimo della loro velocità può essere mantenuto tra i 400 e 500 metri in circa 20-30 secondi. Usando una felicie definizione di un noto studioso possiamo dire che
:
“Sono le macchine da corsadel regno animale: i ghepardi possono raggiungere fino a trenta metri al secondo. E il merito, secondo un studio pubblicato su Mammalian Biology coordinato da Megumi Gotodell’Università di Yamaguchi, è sia del motore che della carrozzeria. Questi animali infatti hanno muscoli con numerose fibre ad alta potenza, abbondanti soprattutto nella zona posteriore del corpo, una colonna vertebrale particolarmente flessibile e dita sviluppate per coordinare al meglio curve e rallentamenti.”1
“Il segreto delle straordinarie performance del ghepardo risiederebbe in primo luogo nella particolare distribuzione dei diversi tipi di fibre muscolari. Ne esistono di “lente”, note come Tipo I - indispensabili negli sforzi prolungati ma meno utili negli sprint – e di “veloci”, di Tipo IIx, con proprietà opposte. Queste infatti forniscono una grande potenziale costo di una resistenza molto minore agli sforzi. L’ideale per la corsa e il galoppo. E il motore dei ghepardi, spiegano gli scienziati, sembra proprio quello di un’auto da corsa, con molti muscoli con una bassa percentuale di fibre muscolari di Tipo I e un’alta percentuale di Tipo IIx.”2
“Ma ad aver colpito i ricercatori è stato soprattutto il modo in cui queste cellule sono distribuite, con notevoli differenze fra gli arti anteriori e quelli posteriori. I primi infatti
1 Davide Mancino “I segreti del ghepardo, animale a trazione posteriore “ http://www.galile-
onet.it/, 2012
2 Davide Mancino “I segreti del ghepardo, animale a trazione posteriore “ http://www.galile-
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abbondano di cellule “lente”, mentre nei secondi dominano quelle “veloci”. In questo senso, dunque, il ghepardo può essere definito un animale “a trazione posteriore”.3
“Tutta questa potenza viene scaricata sul terreno attraverso il torace dell’animale e le sue dita, soprattutto quelle anteriori, altri due elementi dotati di moltissime cellule di tipo IIx. I muscoli del petto consentono al ghepardo di correre con un passo lunghissimo, circa quasi sette metri. Questo è possibile anche grazie alla flessibilità della colonna vertebrale, che viene piegata e contratta con estrema facilità. Le dita sono invece fondamentali per controllare l’equilibrio, curvare e rallentare. Senza di esse, l’enorme potenza erogata dai muscoli del felino non potrebbe essere applicata con la stessa efficacia.”4
Quando un ghepardo corre, la sua spina dorsale si comporta come una molla. Il ghepardo è quindi in grado di massimizzare la sua lunghezza del passo. Ciò anche grazie alle ossa delle zampe che risultano più lunghe rispetto agli altri animali della famiglia dei gatti allungando in questo modo il passo. Le loro forme sono aerodinamiche, cioè riducono la resistenza durante la corsa. teschio leggero e corto e le larghe cavità nasali fanno si che la testa del ghepardo sia molto leggera, il che consente al ghepardo di mantenere la testa ferma durante la corsa, inoltre le cavità nasali espanse risultato un tempo di recupero più veloce dopo una corsa.
L’assenza della clavicola è un vantaggio per il ghepardo non solo dal punto di vista del ammortizzamento ma consente alle spalle di muoversi liberamente e contribuisce ad un allungamento del busto durante la corsa.
Si è visto come i ghepardi riescano ad essere gli animali in grado di accelerare, sino a raggiungere le velocità più elevate di tutto il regno animale, ma a tempo stesso possiedono delle ottime prestazioni per ammortizzare e subire impatti con le loro zampe.
Questa osservazione è la base per la biomimesi che verrà eseguita con questo progetto di tesi.
Uno dei maggiori problemi che si riscontrano nel mondo delle biciclette da montagna è che l’energia dispersa nel ammortizzamento causa la perdita di velocità (l’argomento verrà riportato nel dettaglio nel capitolo relativo alle 3 Davide Mancino “I segreti del ghepardo, animale a trazione posteriore “ http://www.galile-
onet.it/, 2012
4 Davide Mancino “I segreti del ghepardo, animale a trazione posteriore “ http://www.galile-
sospensioni).
Una seconda riflessione sull’argomento, ed il riferimento biologico scelto, ha portato a ristringere il campo d’azione di questa tesi e concentrarsi sulle biciclette da Downhill, le quali caratteristiche specifiche verrano riportate nel capitolo successivo.
Prima di approfondire le specifiche tecniche verrà fatto un confronto sintetico fra le caratteristiche del ghepardo e la bicicletta da Downhill. Verranno riportate solo le caratteristiche relative alla biomimesi.
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