Tecnica
Peso e Potenza: meglio un cv in più o un kg in meno?
Scritto da gspeed - Pubblicato 05/04/2010 08:48
Considerazioni in merito al rapporto tra peso e potenza in una moto e analisi del contributo che ognuna delle due variabili apporta alle prestazioni globali


Una domanda più corretta sarebbe, meglio aumentare la potenza di un certa percentuale o meglio diminuire il peso di una certa percentuale?
In generale il peso in meno ha più vantaggi. Vediamo perché...


La teoria

  • A un dato regime la potenza (CV) è direttamente proporzionale alla coppia. Per definizione...
     
     
  • La coppia è direttamente proporzionale alla Forza che "spinge" la moto (+ pilota) e si può pensare applicata al baricentro del sistema.
     
     
  • A noi di coppia, potenza, massa o forza applicata non importa direttamente. Alla fine vogliamo vedere come variano accelerazione e velocità: la fortuna vuole che tali grandezze siano in rapporto tra loro.
     

Poco importa quindi tutto il resto (areodinamica, attriti vari), visto che l'accelerazione dipende in modo direttamente proporzionale dalla Forza applicata e inversamente proporzionale alla massa:

a=Forza/massa o anche = k*Coppia/massa oppure =k'*Potenza/massa con k e k' costanti ad un dato numero di giri (perlomeno non dipendono né dalla coppia né dalla potenza) .

Data la stessa moto, aumentando la forza (o la coppia o la potenza) di x punti in percentuale e la massa di y punti percentuali la nuova accelerazione a' sarà:

      F*(100+x)/100
a'= ---------------------- = a*(100+x)/(100+y)
      m*(100+y)/100

dove a è la precedente accelerazione, F la forza applicata e m la massa totale del sistema (i.e. moto in ordine di marcia + pilota vestito con casco, stivali etc).

Da qui possono partire un sacco di considerazioni! Tra cui la convenienza del mettersi a dieta...


Alcuni Esempi

  • Se il sistema moto+pilota è sui 290kg e ha 85cv (a 7500giri), se tolgo 25kg (-8.6% del peso) dalla formula sopra si ricava che la nuova accelerazione sarà aumentata del 9.4%. Un effetto simile si può ottenere aumentando la potenza della stessa percentuale (su tutta la curva, al massimo l'aumento sarà di circa 8cv a 7500giri).
    Quindi se "potenzio" la moto in questione di circa il 9.4% (che a 7500giri vuol dire avere 85+8=93cv) oppure se la alleggerisco di 25kg (da 290 a 265kg), l'effetto per l'accelerazione massima è del tutto simile.
     
     
  • Per una massa moto+pilota complessiva di 300kg e 200cv: una diminuzione di circa 3kg (-1% di 300kg) equivale - come beneficio rispetto all'accelerazione - ad un aumento di circa 2cv (1% di 200cv).
     
     
  • Per un massa moto+pilota da 300kg e 100cv: una diminuzione di 3kg equivale circa ad un aumento di 1cv.
     


Si evince dagli ultimi due esempi che, a parità di peso, più una moto è potente più un alleggerimento amplifica l'incremento di accelerazione.


Osservazioni

Stiamo confrontando una diminuzione di massa con un aumento di coppia (o potenza) costante in percentuale su tutto l'arco dei giri disponibili: spesso il guadagno che si ha con centraline o scarichi è di picco o in un range ristretto, i.e. cambia la curva di coppia.

L'aumento di coppia (o potenza) giova all'accelerazione mentre una diminuzione di massa rende anche globalmente la moto più agile, e quindi ne guadagna anche, per esempio, la percorrenza in curva (che è tutta una continua variazione di posizione), la velocità con cui si riesce a buttare giù e tirare su la moto (rollio), l'entità dei trasferimenti di carico (beccheggio).

C'è da considerare che l'incremento di accelerazione si riferisce al valore massimo. Nella guida su strada, viste le potenze disponibili nella maggior parte delle moto, per contrastare un aumento di peso (bauletti, zavorrine etc) basterà mantenere un regime un poco più elevato per erogare la potenza necessaria ad accelerare in modo del tutto simile a quanto fareste senza carichi aggiuntivi.

Occhio che stiamo parlando esattamente della stessa moto. Stesse masse volaniche, stessa resistenza al rotolamento pneumatici, stessi attriti interni, stesso cx etc. In riferimento al primo esempio, sarebbe completamente sbagliato affermare che se alleggerisco di 25kg una moto+pilota da 290kg e 85cv avrà le stesse prestazioni di un altra moto con 93cv e stesso peso. Le prestazioni - qui riferite ad accelerazione e velocità raggiungibile in un dato tempo - dipendono ovviamente da moltissimi fattori propri di ogni moto, quali la forma delle curva di coppia e potenza, la rapportatura del cambio, il frazionamento, l'areodinamicità etc.


La zavorrina

In una moto+pilota da 300kg e 60cv di picco un aumento di 60kg dovuto alla zavorrina (vestita, i.e. 20% del peso totale) comporta - vedi formula - un perdita del 16.6% in accelerazione massima, la stessa perdita la si ottiene togliendo il 16.6% della potenza, cioè circa 10cv (impropriamente "rimangono" solo 50cv).
Se la moto avesse invece 100cv la diminuzione sarebbe equivalente a 16.6cv (ma ne rimarrebbero comunque oltre 83cv).
Se mantenendo i 100cv la moto pesasse 250kg anziché 300, i 60kg di zavorrina varrebbero il 24% del peso, che equivalgono a togliere il 20% della potenza (o della coppia), i.e. "ben" 20cv.

Questo può sembrare sorprendente: la stessa zavorrina su una moto "toglie" 10cv, su un altra 20cv.
Tutto ciò perché l'impatto sull'accelerazione è proporzionale al rapporto potenza/massa della moto e quindi la variazione è maggiore in termini assoluti su una moto potente e leggera.

Questo spiega un'esperienza comune: su una supersportiva portarsi dietro la zavorrina cambia completamente le prestazioni e lo stile di guida (a onor del vero ci sono altre ragioni che probabilmente influiscono maggiormente), mentre su una tourer ben piazzata l'impatto sulla guida è molto minore al punto che quasi non si sente il peso aggiuntivo.

In ogni caso, se non vi sembra che la zavorrina impatti molto nell'accelerazione massima, fatele leggere questo articolo che di sicuro sarà contenta!


Conclusioni

Abbiamo detto che l'aumento di potenza (o coppia), di per sé avvantaggia l'accelerazione e quindi la velocità massima che si può raggiungere nello stesso lasso di tempo mentre la diminuzione di massa porta anche ulteriori vantaggi: vi lascio ad altri articoli di questa sezione per maggiori dettagli sull'effetto della massa sulla dinamica della moto.

Un'ultima considerazione: mentre la diminuzione di massa costituisce sempre un vantaggio, l'aumento di potenza o coppia non è detto apporti un reale miglioramento alle prestazioni.
La forza scaricata a terra dalla ruota è limitata dal coefficiente di attrito tra ruota e terreno che ovviamente è finito: se laddove volete essere più efficaci la potenza disponibile è già "oltre" il limite permesso dalla trazione, un aumento si tradurrebbe solo in una maggior facilità a far slittare la ruota e quindi una maggior difficoltà nel dosare il gas.
In maniera simile, l'aumento di potenza è superfluo se siete già al limite della stabilità o della tenuta di strada che vi permette di raggiunge il vostro mezzo o le strade che amate percorrere.

Però al bar, nel decantare i CV totali della moto, farete sempre la vostra grassa figura.

Lamps a tutti!!!
 

Commenti degli Utenti (totali: 14)
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Commenti NON Abilitati per gli utenti non registrati
Commento di: maclauter il 06-04-2010 07:57
articolo illuminante ed assai divulgativo. sorprendente e convincente tutta la discussione sulle relazioni zavorrina/potenza. grazie e molti lamps
Commento di: peppe888 il 12-04-2010 22:13
secondo me meglio meno kg che piu potenza
Commento di: sime325 il 07-04-2010 07:40
non ho letto benissimo che sono un po' di fretta, ma starei un po' cauto a dire che attriti vari non contano...

e cmq ricordate una cosa, se avete 10 cavalli in più o 10 chili in meno, beh... i cavalli non aiutano a frenare, mentre i 10 chili in meno da questo punto di vista danno una bella mano...

lamps
Commento di: gspeed il 14-04-2010 18:52
sono stato cautissimo ;) se avessi detto che l'accelerazione aumenta di x m/s2 a fronte di y kg di peso allora sarebbe stato sbagliato perchè gli attriti non sono di certo linearmente proporzionali. Però abbiamo parlato di percentuali relative all'accelerazione, nella stessa moto.

Per il peso in meno e la frenata, giustissimo segnalarlo!
Commento di: MAK1 il 07-04-2010 09:35
"Questo può sembrare sorprendente: la stessa zavorrina su una moto "toglie" 10cv, su un altra 20cv.
Tutto ciò perché l'impatto sull'accelerazione è proporzionale al rapporto potenza/massa della moto e quindi la variazione è maggiore in termini assoluti su una moto potente e leggera.

Questo spiega un'esperienza comune: su una supersportiva portarsi dietro la zavorrina cambia completamente le prestazioni e lo stile di guida (a onor del vero ci sono altre ragioni che probabilmente influiscono maggiormente), mentre su una tourer ben piazzata l'impatto sulla guida è molto minore al punto che quasi non si sente il peso aggiuntivo."

Avevo già provato sulle mie spalle questa notevole differenza, e pur avendo capito il funzionamento prima di questa matematica delucidazione .... sono ancora sconcertato che una moto più leggera e più racing risenta molto di più della zavorrina rispetto ad una touring più pesante!
Commento di: Nicolicchio il 07-04-2010 13:22
Il compianto Colin Chapman, patron della Lotus sosteneva: - peso = + accellerazione e + velocità di percorrenza in curva.
Ora capite perchè le Lotus Elise e ancor più le famose Lotus Seven e le derivate Catherham (quella specie di siluri biposto a 4 ruote semiscoperte) sono estremamente efficaci?
Un mio amico aveva una Catherham, motore Ford 2000 16V con 4 carburatori da 44: 160 Cv per 480 Kg. Un rapporto peso potenza migliore di una F430, un'accellerzione, una frenata e una tenuta laterale fenomenale.

Ergo: mettetevi a dieta e perdete qualche kg. Oltretutto noi stiamo sulla parte alta della moto e contribuiamo ad alzare il baricentro.
Dimagrite.
Commento di: kawadevil il 07-04-2010 19:20
ma......certo che con la zavorrina a presso viene un po difficile constatare di persona la perdita d'accelerazione della moto,specie se dotata da tanta cavalleria,piu' che altro si rischia di perdere la zavorrina stessa =)
Commento di: Saso253 il 07-04-2010 20:30
Preferirei più cavalleria sulla zavorrina che sulla moto =)

Scherzi apparte, ottimo articolo davvero! Pensavo di perdermi nella parte matematica ed invece ti sei spiegato alla grande!

Super lamps!
Commento di: puppet il 10-04-2010 10:04
Guarda... appena ho l'etto l'articolo mi sono detto "ecco un altro che paragona mele e pere!" Ed invece è scritto bene, in modo semplice e soprattutto con cognizione di causa!

Bello bello! m/_
Commento di: Ospite il 11-04-2010 19:21
Nel mio caso Guzzi Breva 750 + benza + io + abbigliamento = 182 + 18 + 95 + 5 = 300Kg (per 48CV)

Se perdo 15Kg (e sarebbe ora) mi diventa un 9.5% di peso in meno pari a 10.49% di accelerazione.

Grazie, mi hai dato un motivo per cominciare.

Scherzi a parte, mi hai un po' ravvivato i ricordi di fisica dell'università. Complimenti, articolo semplice ed efficace.

Il prossimo, se accetti richieste, è fare lo stesso coi consumi.
Commento di: aleps2 il 29-04-2010 00:52
scusa, ma non capisco una cosa, forse sono un po' capra.
Diciamo che sia in moto io contro di te ok gara di accelerazione.
Io peso con la moto 300kg e ho 100 cv
Tu pesi con la moto 300kg e hai 60 cv
In questo caso partiamo per la gara sapendo che ho 40cv di vantaggio su di te quindi vittoria quasi assicurata ok?
Adesso rifacciamo la gara con 60kg sulle spalle e tu ti ritrovi con una moto da 50cv e io da 83 e come per magia io non ho più 40cv di vantaggio, ma solo più 33 perchè?
Premetto che in questi calcoli non ci ho capito un granchè, quindi magari sparo una boiata(mi scuso in anticipo) ma se allora raddoppiamo la zavorra tu ti trovi con una moto da 40 cv e io da 66?Mettiamo il caso di raddoppiare ancora tu avrai una moto da 20 cv e io da 32, il mio vantaggio si riduce ancora! Per come la penso io con la zavorra e come se togliessi cv ma a parità di zavorra dovrei comunque mantenere il mio vantaggio di 40cv o comunque la sensazione di averli.Per ipotesi assurdissima se la zavorra fosse di 360kg quindi il 120% del peso la potenza risulterbbe uguale a 0 per entrambi! E i miei 40cv?
Commento di: gspeed il 24-05-2010 13:50
il perchè è spiegato dalla relazione che regola l'accelerazione come rapporto tra forza e massa. Quello che rimane costante non è lo svantaggio nel numero cavalli: a parità di massa, io avrò sempre il 60% della potenza che hai tu (60/100 = 50/83 = 40/66).
PS: L'ultima frase non è corretta, ai fini dell'accelerazione, se la zavorra aumenta di una certa percentuale è come se la potenza diminuisse di una certa percentuale ma proprio perchè è un rapporto quest'ultima non va a zero.
Commento di: fededevi il 12-07-2012 15:26
Certo c'è da specificare che la diminuzione di peso aumenta l'accelerazione a basse velocità. Ma si raggiungerà sempre una velocità dove la resistenza dell'aria eguaglia la potenza del motore. A quel punto chilo più chilo meno non cambia nulla, l'unico modo per avere un'accelerzaione maggiore di 0 è avere più potenza ;)
Commento di: jumpjack il 30-08-2012 17:28
Scusate,
da queste formule è possibile calcolare la velocità massima di una moto in salita, conoscendo questi dati?
Percentuale/gradi salita
Peso moto + guidatore
Nm del motore