Le ragioni principali per cui una bicicletta si piega lateralmente per affrontare una curva sono due: le ruote di una moto sono grossolanamente come due scodelle tronco-coniche collegate in centro, nella loro sezione più larga. Quando il veicolo prosegue dritto è la parte mediana che rotola sul terreno. Quando invece il veicolo s’inclina lateralmente è il bordo piatto di una delle due scodelle a rotolare. Un cono che rotoli deve per forza coprire un tracciato curvilineo. Ecco dunque per quale motivo la piega determina una contestuale incurvatura della traiettoria del mezzo. a causa della forza peso applicata nel baricentro e diretta verso il basso e la forza d’inerzia del veicolo, cioè la forza centrifuga, pure applicata nel baricentro, ma orientata orizzontalmente verso l’esterno della curva.

Umberto Boccioni Dinamismo di un ciclista, 1913 Venezia, Collezioni Peggy Guggenheim.

Mentre si percorre una curva l’asse delle ruote non mantiene il suo orientamento, in quanto viene girato parallelamente alla strada. Questo fenomeno avviene, perché, diversamente da un giroscopio libero, esso è vincolato dal contatto dei pneumatici sul terreno, ciò induce una reazione giroscopica che tende a raddrizzare il motociclo dalla sua posizione di piega in curva. Questo significa che la posizione d’equilibrio dinamico del veicolo non è data dalla sola inerzia e dal peso applicati nel baricentro ma anche dal momento giroscopico. In sostanza, occorre che il motociclo pieghi di un’angolazione aggiuntiva per compensare anche tale momento. Risulta che l’angolo addizionale d’inclinazione richiesto è tanto maggiore quanto più elevata è la velocità, quanto più stretta è la curva e quanto più pesanti e grandi sono le ruote. S’intuisce che, a parità di altri fattori, tale necessario incremento di piega costituisce una diminuzione della maneggevolezza e reattività della motocicletta. L’imbardata non è l’unica deflessione che l’asse delle ruote subisce nello spazio. Un secondo movimento caratteristico è il “rollio”, cioè la piega propriamente detta, quella vista in sezione frontale. Si tratta di quanto abbiamo già accennato con l’esempio della ruota di bicicletta. Il cambiamento di direzione dell’asse che declina rispetto all’orizzontale provoca una reazione giroscopica che lo fa ruotare in pianta, cioè fa sterzare la ruota. Risulta dunque che il movimento di rollio fa chiudere la ruota, ossia facilita la percorrenza della curva, orientando un po’ la ruota verso il suo interno.

Gerardo Dottori Ciclista, 1916 Milano, Collezione privata.

Questa, in sintesi, è la fisica della bicicletta. Con quest’esposizione abbiamo avuto la possibilità di illustrarvi il funzionamento fisico di una bici e di quanto siano complessi gli effetti e le forze che agiscono su un mezzo tanto semplice, in particolar modo ciò che riguarda l’effetto giroscopico.

Per chi volesse approfondire gli aspetti matematici della fisica della bicicletta rimandiamo al lavoro di Matteo G.A. Paris reperibile sul sito
Segnaliamo inoltre il materiale prodotto da Roberto Weitnauer consultabile al seguente indirizzo

Introduzione: fisica del punto materiale
La fisica della leva

Classe 2E