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Come funziona la bicicletta? Tutta questione di fisica

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Come funziona la bicicletta? Tutta questione di fisica
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Sai che la fisica ti spiega come funziona la bicicletta? Come fai a non cadere nonostante la forza di gravità? E come fai a muoverla anche se è pesante?

Quando scoprirai come funziona la bicicletta, ti sembrerà di aver letto un manuale di magia.

Ehm, dovrei dire di scienza ma... il fatto è che quando conosci i principi fisici che entrano in gioco ogni volta che pedali, curvi o freni in sella a una bici, rimani talmente sbalordito che... Harry Potter scansati!

Lo diceva anche lo scrittore di fantascienza britannico Arthur C. Clarke: “Qualunque tecnologia sufficientemente avanzata è indistinguibile dalla magia”. Ed è proprio un fisico aerospaziale, il professor Ugo Conte, a svelare la fisica che, senza saperlo, applichiamo di continuo quando siamo in sella: «Sai, per esempio, perché si resta in equilibrio quando ci si muove anche se si inclina la bici? Il responsabile è l’effetto giroscopico: un oggetto che gira, se si tenta di spostarlo, tende a ritornare nella sua posizione».

Prova a immaginare che la ruota sia una trottola che, per assurdo, giri su una parete verticale: «Se le dai un colpetto e ha sufficiente energia» continua Conte «in pochi istanti la trottola ritorna sul suo asse di rotazione. Quindi, quando ti sbilanci a destra o a sinistra le ruote, girando di continuo grazie all’energia trasmessa dalle tue gambe, ti riportano in equilibrio».

Forza centrifuga e leve di Archimede
Quando fai una curva con la bici resti in equilibrio anche se inclini molto le ruote. La forza di gravità, invece, dovrebbe attirarti verso terra e farti cadere: perché non succede? «Fai rotolare una moneta sul tavolo» spiega Conte: «il movimento, quando la moneta curva, genera una forza centrifuga che spinge la moneta lontano dal centro del cerchio. In più l’effetto giroscopico (leggi sotto) tende a rimetterla in posizione. Succede lo stesso sulla bici ma con una forza in più: quella del tuo corpo, che si oppone alla caduta inclinandosi dalla parte opposta».

Perciò rischi di cadere solo se freni d’improvviso, perché “spegni” le forze che contribuiscono al tuo equilibrio. A proposito: “Datemi una leva e solleverò il mondo” diceva il grande Archimede per spiegare il principio delle leve. Leve che, nella bici, sono usate per i freni. Prova a rompere una noce con le mani: non ci riesci. Se però usi lo schiaccianoci, che è una leva, moltiplichi la tua forza e il guscio si rompe. «Per lo stesso motivo» continua Conte «è impossibile fermare la bici con il solo corpo, è troppo pesante. Se però schiacci la leva del freno la forza delle tue dita viene moltiplicata per la lunghezza della leva, e la ruota grazie ai pattini di gomma che vengono stretti forte dal filo».

Come funziona la bicicletta... del futuro!
Ogni tipo di bici funziona grazie a questi principi fisici, da quella del nonno all’ultimo modello e, anche se negli anni si è evoluta (per esempio è più leggera) funziona sempre allo stesso modo.

Come potrebbe cambiare, quindi, la bicicletta del futuro? «Pensa a cosa le manca. Nelle gare, in discesa i ciclisti raggiungono gli 80 km/h ma si devono stendere come stuzzicadenti, per tagliare l’aria. Allora che forma dovrebbe avere, la bici, per andare più veloce?».

Mandaci il disegno della bici più aerodinamica che riesci a immaginare!

Le prime bici: di legno, senza freni, pedali...
...e pesantissime: più di 22 kg contro gli odierni 7-8 di una bici da città. E si muovevano spingendo con i piedi per terra! Era il 1817: negli anni successivi furono aggiunti i pedali alla ruota anteriore, che diventò molto grande per
rendere il mezzo più stabile (a destra). Nel 1885, finalmente, l’inglese John Kemp Starley progettò la bici che conosciamo, con due ruote uguali e la catena.

Hoverboard & co.
Nell’hoverboard c’è un sensore giroscopico (leggi sopra) in grado di capire in ogni istante se sei inclinato in avanti o all’indietro. Il sensore segnala questa condizione ai componenti elettronici che controllano due motori, uno per ruota, che si muovono in modo indipendente per consentirti di restare in equilibrio mentre avanzi o quando sei fermo.

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