Che cos'è la resistenza al rotolamento? Un confronto della resistenza al rotolamento tra copertoncini, tubeless e tubolari.

Che cos'è la resistenza al rotolamento?

La resistenza al rotolamento è una forza critica che i ciclisti devono superare durante la pedalata. Quando si salgono le colline, si contrasta la gravità, guadagnando energia potenziale che può essere utilizzata nelle discese. Uno studio del 2020 di Malizia e Blocken, pubblicato su Rivista di Ingegneria del Vento e Aerodinamica Industriale sull'aerodinamica della bicicletta osserva che a velocità superiori a 40 km/h su terreno pianeggiante, circa 90% della resistenza è dovuta alla resistenza dell'aria, il che spiega l'ossessione dei ciclisti su strada per l'aerodinamica. Oltre alla resistenza dell'aria, l'attrito tra i pneumatici e la strada, noto come resistenza al rotolamento, è una forza primaria da superare per iniziare e mantenere la velocità.

La resistenza al rotolamento, secondo il produttore di pneumatici Schwalbe, è l'energia persa durante il rotolamento di uno pneumatico. Questa perdita deriva da diverse fonti, la principale delle quali è l'energia dissipata a causa della deformazione del pneumatico. Anche l'attrito tra il pneumatico e la superficie stradale svolge un ruolo importante, rendendo la guida su asfalto liscio più facile rispetto a quella su ghiaia o terreno fuoristrada. La deformazione o lo spostamento relativo del pneumatico genera calore e rumore, contribuendo ulteriormente alla perdita di energia. Fattori come la larghezza, il diametro e la pressione del pneumatico influiscono sulla deformazione, mentre la flessibilità del pneumatico e i rapporti tra le mescole di gomma sono altrettanto importanti. La sostituzione di parte del nerofumo nelle mescole dei pneumatici con la silice riduce la perdita di energia dovuta allo spostamento, motivo per cui i pneumatici ad alte prestazioni includono spesso la silice. Si sostiene che il grafene, aggiunto da Vittoria nei suoi pneumatici premium, abbia un effetto simile.

Per le prove a tempo o le gare, potreste sacrificare la durata e la protezione dalle forature per la velocità, utilizzando carcasse più sottili e fianchi senza strati antiforatura. Al contrario, se percorrete strade dissestate o non amate le riparazioni su strada, potreste accettare una maggiore resistenza al rotolamento in cambio di una maggiore protezione dalle forature, aderenza e longevità.

Che cos'è la resistenza al rotolamento?

La resistenza al rotolamento è una delle forze più evidenti che rallentano l'attività e una delle più facili da affrontare. Oltre alla resistenza dell'aria, costituisce una parte significativa della resistenza che si incontra, spesso superando la resistenza dell'aria alle basse velocità. Quasi tutti i ciclisti mirano a pedalare più velocemente, più lontano o con meno sforzo, e la riduzione della resistenza al rotolamento è un modo semplice ed economico per raggiungere questo obiettivo. Come nota Schwalbe, "i ciclisti hanno un'energia fisica molto limitata e vogliono usarla nel modo più efficiente possibile". Passare a pneumatici a bassa resistenza al rotolamento è relativamente poco costoso e può ottimizzare le condizioni di guida e i percorsi attuali.

Come viene testata la resistenza al rotolamento?

Gli pneumatici vengono montati su una ruota di prova e gonfiati a una pressione predeterminata. Vengono messi a contatto con un tamburo di prova, con una pressione applicata dall'alto per simulare il peso di un ciclista, causando la deformazione del pneumatico. Il sistema misura la potenza o la coppia in eccesso necessaria per mantenere una determinata velocità, determinando la resistenza al rotolamento. Ripetizioni multiple assicurano precisione e ripetibilità, spesso precedute da un periodo di riscaldamento per bilanciare il sistema e gli pneumatici. La resistenza al rotolamento dei pneumatici delle biciclette è tipicamente espressa in watt (W), un'unità di misura familiare per i ciclisti e gli appassionati, anche se viene utilizzato anche il coefficiente di resistenza al rotolamento (Crr) - la forza necessaria per vincere la resistenza divisa per il carico della ruota, spesso in N/kg.

Confronto tra pneumatici aperti, copertoncino e tubolare

Un fattore che influenza la resistenza al rotolamento è l'attrito tra la camera d'aria e lo pneumatico esterno, che si verifica durante la deformazione sotto carico. Un test ha valutato l'impatto di 10 diverse camere d'aria in TPU, lattice e butile abbinate a un pneumatico esterno Continental GP5000 STR da 25 mm, confrontandole anche con configurazioni tubeless. I risultati hanno mostrato che le camere d'aria aumentano la resistenza al rotolamento di 0,2-3,8 W rispetto ai tubeless. Le camere d'aria in lattice hanno avuto l'impatto minore, mentre la maggior parte delle camere d'aria in TPU ha superato quelle in butile. Le conclusioni hanno favorito i pneumatici tubeless per la massima efficienza; per le camere d'aria, la versione non tubeless del copertoncino GP5000 è risultata più veloce, più leggera e più economica. I pneumatici tubolari, simili ai copertoncini ma più costosi, potrebbero eguagliare i copertoncini con le camere d'aria in lattice per quanto riguarda la resistenza al rotolamento.

Anche i pneumatici con carcassa in cotone possono ridurre la resistenza al rotolamento, anche se il tipo di colla, la quantità e il tempo di asciugatura influiscono sui risultati, rendendo difficile trarre conclusioni definitive dai confronti. In generale, la differenza di resistenza al rotolamento tra tubeless e camere d'aria in lattice o TPU è minima, consentendo una scelta basata sulle preferenze. Gli pneumatici tubeless offrono una maggiore protezione contro le forature e il sigillante può consentire di tornare a casa dopo una foratura nella maggior parte dei casi.

Come varia la resistenza al rotolamento con la larghezza del pneumatico?

Un test di confronto tra due versioni di Pirelli P Zero Race TLR (26 mm e 30 mm) ha valutato se i pneumatici più larghi sono più veloci. I risultati dipendono dalle condizioni. Su rulli indoor, a parità di pressione, il pneumatico da 30 mm ha richiesto meno potenza per mantenere la velocità, grazie alla minore deformazione dovuta a un'area di contatto più ampia e più corta. A parità di pressione regolata in base alla larghezza, il pneumatico più stretto era più efficiente. In teoria, una regolazione perfetta della pressione per mantenere aree di contatto identiche dovrebbe produrre una resistenza al rotolamento uguale. Nella guida reale, gli pneumatici più larghi non sono più lenti su strade di buona qualità e superano quelli più stretti su terreni sconnessi, offrendo una migliore conformità e aderenza, motivo per cui i corridori di ghiaia d'élite scelgono pneumatici ultra larghi per eventi come Unbound. Le dimensioni degli pneumatici devono essere in linea con il terreno e gli obiettivi di guida.

La resistenza al rotolamento è importante per Biciclette da montagna e Biciclette da ghiaia?

La risposta breve è sì, ma meno che per le bici da strada. Per molti ciclisti di montagna e di sterrato, la resistenza al rotolamento non è la priorità assoluta. Gli pneumatici più leggeri, sottili e a bassa resistenza possono forarsi più facilmente, un compromesso indegno per le gare di resistenza o per i percorsi più impegnativi. Gli appassionati di mountain bike potrebbero sacrificare l'aderenza per una minore resistenza al rotolamento nelle gare di XC, dove la velocità è importante su percorsi meno impegnativi, e lo stesso vale per gli sterrati. Per la maggior parte dei percorsi fuoristrada, l'aderenza e la protezione dalle forature sono più importanti della bassa resistenza al rotolamento.

Quanto sono ripetibili i risultati dei test di resistenza al rotolamento?

Le differenze di resistenza al rotolamento tra la maggior parte degli pneumatici testati sono minime e altri fattori, come la pressione del pneumatico, la larghezza interna del cerchio e il peso complessivo della bicicletta, possono influire sull'efficienza. I test hanno controllato le variabili con camere d'aria in lattice da 80psi, ma questa pressione è risultata troppo alta per alcune configurazioni, come il cerchio senza gancio Zipp 454 NSW (max 72,5psi/5 BAR, larghezza interna 23mm) rispetto al disco Hunt 54 Aerodynamicist Carbon Disc (larghezza interna 20mm), che alterano la resistenza al rotolamento. Nel settore automobilistico, gli standard ISO unificano i test di resistenza al rotolamento, ma i test sulle biciclette dipendono dal tester. I tester esperti forniscono i metodi più completi e coerenti. In definitiva, la resistenza al rotolamento comporta compromessi con la resistenza all'aria, la durata e l'aderenza, richiedendo decisioni equilibrate sulla scelta, le condizioni e la pressione degli pneumatici.