giovedì 30 settembre 2010

Gira lo sterzo e pedala

Non so come la prenderà il mio amico Matteo ma oggi ho trovato, nella sotto-sezione Popular Physics della sezione Physics di arXiv un preprint che ha per titolo The self-stabilising dynamics of bicycles. Non so come la prenderà, perché Matteo, sulla stabilità dinamica della bicicletta, ne ha scritto nel 1993, quando eravamo giovani e mi portava a fare sci di fondo solo per poi vederlo sparire tra i boschi mentre annaspavo nella neve fresca come un salmone contro corrente. Matteo, manco ti citano, deh, fagli causa.
La bicicletta, si diceva. Che poi la domanda è sempre la stessa: "perché un ciclista non cade dalla bicicletta?" e tutti: "è una questione di equilibrio!". Poi arriva il professorino esperto divulgatore: "è il momento angolare che si conserva!". Si, sott'olio però. Vediamo di capirci qualcosa. 
Prima questione: se provate a stare in equilibrio su una bicicletta che non è in moto, a meno di non essere gente da Circo, non ci riuscite.
Seconda questione: una bicicletta lanciata in moto, senza ciclista, percorre una traiettoria circolare prima di schiantarsi al suolo.
Terza questione: ogni ciclista sa bene che è più facile governare una bicicletta più veloce di una più lenta e che per mantenere stabile il cammino è necessario apportare sovente delle piccole correzioni alla direzione di moto, dei piccoli aggiustamenti con lo sterzo.
Questi i fatti. Come li spieghiamo? Se abbiamo le giuste nozioni di matematica scriviamo le nostre belle equazioni differenziali (otto per la precisione e con più di settanta parametri) e poi diamo fuoco agli appunti, prendiamo la bicicletta e ne facciamo un paralume. Se siamo Fisici sgamati, isoliamo le cose importanti, facciamo le giuste approssimazioni (che ne so, trascuriamo un po' d'attrito di qua ed una massa di là) e qualcosa di significativo riusciamo ad ottenerlo. Possiamo ad esempio studiare inizialmente il moto della bicicletta senza ciclista e scoprire che esistono dei meccanismi di auto-stabilità che sono indipendenti dall'intervento del ciclista (e che questo equilibrio è dovuto al bilanciamento tra la forza di gravità e la forza centrifuga). Possiamo poi prendere il nostro Contador, fargli scontare la pena per doping, piazzarlo sul sellino e capire cosa significa guidare una bicicletta: aggiustare lo sterzo  impedendo così alla bicicletta di auto-stabilizzarsi portandosi su una traiettoria circolare.
L'ho fatta semplice, forse troppo. I dettagli li trovate nei lavori che ho citato, io ora piglio l'auto ed esco. Figuratevi che casino di equazioni, con quattro ruote.
Posta un commento