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Www.dinamoto.it INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 1 La fisica e la motocicletta Vittore Cossalter Dipartimento di Ingegneria.

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1 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 1 La fisica e la motocicletta Vittore Cossalter Dipartimento di Ingegneria Meccanica Università di Padova Via Venezia 1, Padova (Italy) INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –Festival della Scienza

2 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 2 il corpo posteriore (telaio, motore, serbatoio, sella), Lavantreno (la forcella, il manubrio), la ruota anteriore, la ruota posteriore. 1° g.d.l. rotazione della ruota posteriore (moto di avanzamento) 2° g.d.l. rotazione del manubrio 3° g.d.l. moto di rollio La motocicletta è composta, considerando rigide le sospensioni, da quattro corpi: La motocicletta

3 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 3 Gli effetti giroscopici nella motocicletta sono importanti? Come si guida una motocicletta? Perché la motocicletta può diventare instabile e quindi pericolosa? Attorno a quale asse ruota la motocicletta durante linserimento in curva? Quale sarà levoluzione futura della motocicletta? ARGOMENTI:

4 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 4 Effetto giroscopico del moto di imbardata: Gli effetti giroscopici della motocicletta. Leffetto giroscopico ruote, motore-moto imbardata si manifesta con un momento raddrizzante.

5 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 5 Effetto giroscopico del moto di imbardata: Gli effetti giroscopici della motocicletta. Lasse di rotazione del motore è longitudinale Leffetto giroscopico del motore non influenza langolo di rollio Il motore ruota nello stesso verso delle ruoteLeffetto del motore si somma a quello delle ruote Il motore ruota nel verso oppostoLeffetto del motore si sottrae a quello delle ruote Langolo di rollio reale risulta maggiore dellangolo di rollio teorico

6 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 6 Effetto giroscopico del moto di rollio: Gli effetti giroscopici della motocicletta. Il momento giroscopico ruota anteriore-moto di rollio tende a ruotare il manubrio allinterno della curva, facilitando quindi lingresso in curva.

7 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 7 Effetto giroscopico del moto di rollio: Gli effetti giroscopici della motocicletta. Il momento giroscopico ruote, motore- moto di rollio tende ad imbardare il motociclo verso destra, facilitando quindi lingresso in curva.

8 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 8 Effetto giroscopico del moto dello sterzo Gli effetti giroscopici della motocicletta. Il momento giroscopico tende a inclinare il motociclo verso destra, aiuta quindi il moto di rollio verso destra del motociclo.

9 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 9 Stabilita direzionale: equilibrio del motociclo in rettilineo a bassa velocità guida della motocicletta: stabilita direzionale e inserimento in curva

10 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 10 Stabilita direzionale: equilibrio del motociclo in rettilineo ad alta velocità guida della motocicletta: stabilita direzionale e inserimento in curva

11 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 11 push right to go left spingi verso destra per andare a sinistra Fase iniziale di controsterzo guida della motocicletta: stabilita direzionale e inserimento in curva Inserimento in curva

12 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 12 push LEFT to go RIGHT guida della motocicletta: stabilita direzionale e inserimento in curva Inserimento in curva

13 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 13 guida della motocicletta: stabilita direzionale e inserimento in curva Coppia positiva: capsize instabile Senza il controllo del pilota langolo di sterzo diminuisce e il veicolo cade. Senza il controllo del pilota il veicolo, dopo alcuni serpeggiamenti, tende a seguire una traiettoria rettilinea. Sensazione di maneggevolezza Coppia negativa: capsize stabile Durante la guida lungo una traiettoria circolare, con velocità costante, il pilota controlla il veicolo applicando una coppia al manubrio. Se il valore della coppia applicata è piccolo il pilota avverte la motocicletta come maneggevole. La coppia dovrebbe essere piccola e semmai di valore negativo.

14 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 14 guida della motocicletta: stabilita direzionale e inserimento in curva La coppia applicata allo sterzo Influenza dello spostamento laterale del pilota Supponiamo che la coppia applicata sia negativa (il manubrio viene sostenuto). Lo spostamento verso linterno del pilota diminuisce il valore della coppia negativa. Coppia/accelerazione laterale Velocità [m/s] Pilota in posizione simmetrica Baricentro pilota spostato allinterno di 5 cm.

15 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 15 capsize, caduta laterale del motociclo wobble, oscillazione dellavantreno attorno allasse dello sterzo weave, oscillazione laterale, di rollio e di imbardata di tutta la motocicletta MODI DI VIBRARE La Stabilita della motocicletta: modi di vibrare

16 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 16 MODI DEGLI PNEUMATICI Modo della massa non sospesa anteriore La Stabilita della motocicletta: modi di vibrare Modo della massa non sospesa posteriore Frequenza (10-20 Hz)

17 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 17 Scuotimento verticaleBeccheggio La Stabilita della motocicletta: modi di vibrare MODI DELLE SOSPENSIONI Frequenza (2-5 Hz) Smorzamento elevato ( ) Frequenza (2-5 Hz) Smorzamento elevato (0.5-1) Il modo di beccheggio ha frequenza superiore del modo di scuotimento verticale

18 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 18 WOBBLE MODO WOBBLE O SHIMMY della ruota anteriore La Stabilita della motocicletta: modi di vibrare Frequenza (5-10 Hz) Può essere instabile alle alte velocità root-loci (speed = m/s)

19 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 19 WEAVE MODO WEAVE La Stabilita della motocicletta: modi di vibrare Frequenza (1-4 Hz) Instabile alle basse velocità, può essere instabile alle alte velocità root-loci (speed = m/s)

20 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 20 La Stabilita della motocicletta: modi di vibrare

21 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 21 La Stabilita della motocicletta: modi di vibrare INFLUENZA DELLE FLESSIBILITA SUI MODI WOOBLE e WEAVE

22 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 22 La flessibilità della forcella riduce la stabilità e la frequenza a velocità medio-bassa. La Stabilita della motocicletta: modi di vibrare INFLUENZA DELLA FLESSIBILITA DELLA FORCELLA SUL MODO WOOBLE

23 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 23 La flessibilità riduce la stabilità. Leffetto giroscopico ruota anteriore-rotazione forcella aumenta la stabilità. La Stabilita della motocicletta: modi di vibrare INFLUENZA DELLA FLESSIBILITA DELLA FORCELLA SUL MODO WOOBLE

24 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 24 La Stabilita della motocicletta: modi di vibrare INFLUENZA DELLA FLESSIBILITA DELLA FORCELLA SUL MODO WOOBLE CONFRONTO NUMERICO-SPERIMENTALE

25 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 25 INFLUENZA DELLA FLESSIBILITÀ TORSIONALE DEL TELAIO-FORCELLONE POSTERIORE SUL MODO WEAVE. La Stabilita della motocicletta: modi di vibrare La flessibilità torsionale riduce la stabilità. La flessibilità torsionale riduce la frequenza alle velocità medio-alte.

26 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 26 La Stabilita della motocicletta: modi di vibrare INFLUENZA DELLA FLESSIBILITA TORSIONALE SUL MODO WEAVE La flessibilità torsionale riduce la stabilità. Leffetto giroscopico ruota posteriore-rotazione forcella aumenta lievemente la stabilità.

27 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 27 La mobilità del pilota incrementa la stabilità sia del Weave che del Wobble WOBBLE WEAVE La Stabilita della motocicletta: modi di vibrare INFLUENZA DELLA MOBILITA DEL PILOTA SUI MODI WEAVE e WOOBLE

28 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 28 Caso particolare: solo moto di rollio (traiettoria rettilinea) The Mozzi axis is horizontal and passes through the contact points The motion of the motorcycle is a rotation about and a translation along the Mozzi axis Attorno a quale asse ruota la motocicletta durante linserimento in curva?

29 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 29 Attorno a quale asse ruota la motocicletta durante linserimento in curva? Caso particolare: solo moto di imbardata (traiettoria circolare) The Mozzi axis is vertical and passes through the turn centre The motion of the motorcycle is a rotation about the Mozzi axis

30 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 30 Caso generale Attorno a quale asse ruota la motocicletta durante linserimento in curva?

31 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 31 Attorno a quale asse ruota la motocicletta durante linserimento in curva? Entrata lenta in curva Traccia asse di Mozzi traiettoria Centro di curvatura

32 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 32 Attorno a quale asse ruota la motocicletta durante linserimento in curva? Entrata veloce in curva Traccia asse di Mozzi traiettoria Centro di curvatura

33 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 33 Entrata in curva, pista di Adria: RSV 1000 Aprilia Attorno a quale asse ruota la motocicletta durante linserimento in curva?

34 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 34 Slalom, passo =14 m Attorno a quale asse ruota la motocicletta durante una manovra di slalom? Traccia asse di Mozzi traiettoria Centro di curvatura Traccia asse di Mozzi

35 INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –La Fisica e la Motocicletta 35 La fisica e la motocicletta Fina parte 1° INFN – Frascati - 6 ottobre 2005 –Festival della Scienza


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