Mentre preparavamo un corso per insegnanti sulla bicicletta e vedevamo i vari aspetti scientifici (e non) legati a questo veicolo emozionale, abbiamo considerato l'effetto della resistenza dell'aria nel farci fare fatica quando viaggiamo. Naturalmente sapevamo che se stai nella scia di qualcuno fai meno fatica (vedi anche Aerodinamica, una pagina del sito dell'Exploratorium di San Francisco) e ci siamo chiesti che cosa sia la scia dietro una bicicletta (e un generico veicolo) e che forma e dimensione abbia.
Mi ricordavo di aver visto un episodio della serie Mythbusters (il mio mito personale) in cui Grant con un'automobile si mette nella scia di un grosso camion, a distanza sempre minore, scoprendo che i consumi dell'auto crollano clamorosamente: stando a 3 metri dal retro del camion l'efficienza distanza/litro aumenta del 39%, confermando in modo evidente che una gran parte dell'energia impiegata per viaggiare (quindi del combustibile, se parliamo di auto) serve per vincere la resistenza dell'aria (Mythbusters: drafting 10 feet behind a big rig will improve mileage 39 percent) (beh, la resistenza dell'aria è proporzionale al quadrato della velocità!). Ma settimana scorsa ho trovato per caso una prova dedicata proprio all'andare in scia in bicicletta, svolta nello stesso episodio che evidentemente non avevo visto completamente.
La prima prova mostrata nel video serve a misurare la massima velocità che Tory raggiunge in condizioni normali: riesce ad arrivare a 32 km/h (20 miglia orarie), una velocità lontana da quella dei professionisti o anche solo degli sportivi, ma decisamente buona se la considero io dal mio punto di vista di ciclista normale (Grant gli applica un cardiofrequenzimetro e registra la frequenza delle pulsazioni mentre Kari si occupa di misurare la velocità con un dispositivo di rilevazione stradale). Dopo essersi opportunamente riposato, Tory ripete la prova mettendosi però dietro un grosso camion (a big rig) che va alla massima velocità raggiunta prima. Beh, la differenza è evidente: fatica quasi annullata, addirittura Tory ogni tanto smette di pedalare oppure deve frenare (vedi Annotated Mythbusters Episode 80: Big Rig Myths)
Vedendo il video mi immagino che Tory stia muovendosi praticamente senza provare la resistenza dell'aria, in una bolla di aria che segue il retro del camion ed è quindi ferma rispetto a lui, che si muove alla stessa velocità del camion.
Ho cercato in giro e ho trovato in un sito sportivo l'articolo Sfruttare la scia
in cui vengono descritte cinque configurazioni di un gruppo di ciclisti utili per sfruttare la scia. In un altro sito c'è L'Aerodinamica nel Ciclismo: la Scia in cui viene detto che dietro al primo ciclista, quello che "apre" l'aria, si forma una zona di bassa pressione, e lo stesso viene mostrato nel video Cycling - Slip Streaming che mostra con una animazione il flusso dell'aria attorno al ciclista ma indica la zona dietro il ciclista addirittura come "vacuum".
Qualcosa in questo non mi convince. Se c'è una zona di bassa pressione mi aspetto che ci sia un flusso d'aria che dall'esterno della zona si muove verso il suo interno, cioè una specie di risucchio. Per mettere in evidenza il moto dell'aria nella scia, nella preparazione del corso sulla bicicletta avevamo pensato di usare una lamina di sapone, che è molto sensibile ai movimenti dell'aria, sperimentando l'attività chiamata Bolle in scia
Alla fine delle prove ci siamo fatti questa idea della faccenda: l'aria che fluisce attorno all'oggetto crea una specie di superficie a pressione più alta (cioè una discontinuità di pressione) che si allunga dietro l'oggetto in movimento e circonda un volume di aria, a pressione ambiente, che si muove insieme all'oggetto, quindi alla sua stessa velocità (percepivo questo confine in modo molto netto quando andavo in moto: arrivi dietro un camion ed esci per sorpassarlo, e in quel momento vieni sballottato, stai attraversando il confine della scia).
Se stai in quel volume delimitato dal fluire dell'aria e mantieni la stessa velocità dell'oggetto non c'è moto relativo fra te e l'aria, quindi la resistenza dell'aria crolla.
Ma l'indagine prosegue ...
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