Tempi di caduta e contatto tra ruota e terreno

La prima cosa che si nota dall'analisi dei graci, indipendentemente dal fatto che il ciclista fosse seduto o in piedi, è che in simulazione il distacca- mento delle ruote dal terreno avvenga a partire da velocità di avanzamento più basse che nella realtà. Nella fattispecie esistono prove dove le ruote del sistema reale non si sono mai staccate dal terreno, quando invece in simu- lazione la separazione è evidente. Mentre per il modello simulato è banale riportare dei dati che mostrino quando e di quanto le ruote si siano staccate, purtroppo per il sistema reale non è altrettanto facile considerate le misure disponibili; infatti:

• uno stroke della sospensione pari a zero non garantisce la separazione

per colpa della presenza del precarico: potrebbe esistere un contatto tra la ruota e il terreno senza che la forza di reazione sviluppata superi il valore del precarico;

• d'altro canto, anche uno stroke diverso da zero non signica necessaria-

mente che la ruota sia a contatto: se, da una situazione in cui lo stroke non è nullo, il terreno improvvisamente si abbassasse staccandosi dalla ruota, per i primi istanti lo stroke continuerebbe a non essere nullo pur non essendoci contatto;

• anche l'accelerazione di ruota non è un buon parametro: ci si aspette-

rebbe che l'accelerazione di una ruota che non tocchi a terra sia pari a quella gravitazionale, ma questo è errato in quanto il sistema starebbe continuando ad avere un punto di ancoraggio a terra (l'altra ruota) e

starebbe dunque ruotando attorno a tale fulcro. Un'accelerazione pari a quella gravitazionale ce l'avrebbe solo il centro di massa del sistema, e siccome la ruota in questione si trova più distante dal fulcro di rota- zione rispetto a tale punto, la sua accelerazione sarebbe superiore a g. C'è da considerare inoltre il fatto che se la ruota è staccata da terra e la sospensione non è ancora completamente estesa, l'accelerazione della ruota è incrementata anche di una quantità legata all'accelerazione di stroke.

Dal momento che si hanno a disposizione le registrazioni video dei test spe- rimentali, però, è facile determinare tramite un controllo visivo se un distac- camento sia avvenuto oppure no. In gura 6.4 si è scelto quindi di mostrare l'andamento delle compressioni della sospensione anteriore durante la fase di caduta di una prova dove le ruote del sistema reale non si sono staccate. La prova è stata eseguita da seduto, lo scalino è alto 11cm e la velocità di percorrenza è di 8.9km

h .

La linea tratteggiata verticale rappresenta l'istante in cui entrambe le ruote hanno toccato terra dopo aver sceso lo scalino. Da questa immagine si possono fare due osservazioni interessanti:

• il tempo di caduta delle due ruote è diverso: la ruota del sistema simu-

lato impiega 120ms a scendere dallo scalino, mentre quella reale solo

80ms. Questo strano comportamento ha due possibili spiegazioni, che

non si escludono a vicenda:

 come spiegato nell'esposizione delle funzioni di input nello scorso capitolo, l'equazione che descrive la posizione verticale del punto più basso della ruota assume la grossa ipotesi semplicativa che la velocità orizzontale della bicicletta non vari. In realtà durante

-0.2 -0.18 -0.16 -0.14 -0.12 -0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 Time (s) -5 0 5 10 15 20 25 Position (mm) Exper Sim Bottom reached

Figura 6.4: Confronto tra gli stroke anteriori di una prova da seduto in cui le ruote del sistema reale non si sono staccate.

la caduta essa aumenta, e questo aumento può spiegare, in parte, il motivo dei 40ms in meno che la ruota reale impiega a scendere;  poco fa si era anche accennato al fatto che l'accelerazione vertica- le di un punto del sistema dipenda dalla sua distanza dal centro di massa. Se le due posizioni in sella del ciclista fossero diverse, le distanze delle ruote anteriori dai rispettivi centri di massa sa- rebbero a loro volta diverse, portando come eetto una diversa accelerazione verticale e tempo di caduta.

• la velocità di estensione della sospensione simulata è superiore a quella della sospensione reale. Si noti, infatti, quanto più velocemente la linea rossa raggiunga lo zero, ovvero la massima estensione. La spiegazio- ne, ovviamente, è che siccome in simulazione la ruota si è staccata da terra l'estensione della sospensione risulta essere più veloce rispetto al

caso reale. Di nuovo, questo problema è attribuibile all'equazione che descrive lo spostamento verticale del terreno.

Per ovviare almeno in parte a questi problemi, nel confronto di prove a scalino sono state prese in considerazione solo esecuzioni in cui anche le ruote del sistema reale si fossero staccate.

Inoltre, considerando prove da in piedi si risolverebbe in parte il problema del tempo di caduta, probabilmente perché grazie alla congurazione trovata per i parametri del ciclista le due posizioni (quella vera e quella simulata) sono più simili di quanto non lo siano da seduto. Si osservi infatti la gura 6.5, relativa ad una prova da in piedi con le ruote che si staccano da terra anche nella realtà (la velocità è infatti aumentata a 14.7km

h ). Si può notare che

• i tempi di caduta sono molto più simili, a riconferma del fatto che la

discrepanza del precedente graco non era dovuta unicamente all'equa- zione del moto del terreno ma anche alla distribuzione del peso dei ciclisti;

• anche le velocità di estensione sono ora paragonabili.