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Tecnica | Pesi e masse rotanti nel kart
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PESI E MASSE ROTANTI NEL KART
12 Ottobre 2017
Il kart è composto da diversi elementi dotati di un certo peso. Questo determina quella che si chiama inerzia al movimento, ovvero la forza che si oppone all’accelerazione. Un fattore importante che merita di essere studiato meglio
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COS'È
COME FUNZIONA
IN PRATICA
Tutti gli oggetti che hanno una massa seguono le leggi della fisica e, in particolare, l’equazione del moto. L’assioma, di per sé, è quello che si trova nelle prime pagine di qualsiasi libro di fisica per studenti alle prime armi, ma le sue implicazioni pratiche non sono altrettanto semplici da analizzare, specie nel momento in cui, come nel kart, possono diventare decisive per raggiungere la migliore performance.
Iniziamo dalla teoria: escludendo tutte le forme di attrito che nella realtà ci possono essere, le equazioni del moto possono essere semplificate nelle seguenti formule:
Moto di rotazione: T = I * w
dove T è la coppia (torque, in inglese) applicata all’oggetto, I è il momento di inerzia angolare e w è l’accelerazione angolare, cioè l’accelerazione delle
masse in rotazione (che in un kart sono rappresentate da pneumatici, cerchi, disco freno, catena, corona ecc.)
Moto lineare: F = m * a
dove F è la forza lineare di spinta, m la massa totale del kart e a l’accelerazione lineare.
Trasportando queste formule nella pratica, significa che l’accelerazione, sia lineare (a) sia angolare (w), dipende direttamente dalla forza (che genera lo spostamento lineare degli oggetti) e dalla coppia (forza che genera la rotazione degli oggetti), mentre è inversamente proporzionale alla massa (m) e al momento d’inerzia (I).
Tradotto: più un mezzo è pesante e ha masse rotanti pesanti, maggiori saranno la coppia e la forza necessarie per determinare un’accelerazione.
IL PESO È IL FATTORE CHE DETERMINA L’INERZIA AL MOVIMENTO, SIA PER QUANTO RIGUARDA IL MOVIMENTO LINEARE, SIA PER QUELLO DI ROTAZIONE
COS'È
COME FUNZIONA
IN PRATICA
MASSE SEMPLICI MASSE ROTANTI DISCO FRENO PNEUMATICI
Focalizzandoci su quelle che sono le specifiche componenti di un kart, possiamo dire che l’inerzia è determinata dalle masse semplici (come il peso del pilota, il peso del motore, del telaio con serbatoio e carburante) che determinano il parametro “m”, e dalle masse rotanti (pneumatici, cerchi, disco freno, catena, corona, ecc.) che determinano il momento di inerzia “I”. Per quanto riguarda “m” il discorso è semplice, essendo determinate dal peso complessivo di kart (e motore) più pilota. Il momento d’inerzia, invece, non dipende solo dal peso degli oggetti in rotazione, ma anche dal quadrato della distanza delle masse dal centro di rotazione (raggio r).
COS'È
COME FUNZIONA
IN PRATICA
Prendiamo, per esempio, un disco che ruota: il suo momento d’inerzia sarà dato dalla formula:
I = m * R2
dove R è il raggio del disco e m la massa.
Se, invece, consideriamo il disco del freno, che in realtà è una corona, la formula del momento d’inerzia diventa:
I = m * (Re2 – Ri2)
dove Re è il raggio esterno e Ri quello interno.
Ne consegue che maggiore è il raggio esterno del disco o della corona, maggiore sarà il momento d’inerzia I, ovvero la resistenza ad accelerare.
Chiaramente, maggiore è il raggio interno (ovvero più è sottile la corona del disco) minore sarà I.
A ciò bisogna aggiungere che la dipendenza del momento d’inerzia dai raggi, interno ed esterno, è al quadrato e, quindi, la misura di questi influirà maggiormente rispetto al peso totale del disco.
Facciamo un esempio per capire meglio.
Da una parte prendiamo un disco in ghisa con peso pari a 1 kg, raggio esterno di 9 cm e interno di 7 cm. Valori ragionevoli per un classico disco del freno posteriore.
Dall’altra prendiamo un disco di massa pari a circa la metà del primo, cioè 0,6 kg, magari realizzato in Ergal (lega di alluminio), con diametro interno di 7 cm (cioè con una corona del disco della stessa larghezza del primo), ma con diametro esterno pari a 11 cm.I rispettivi momenti di inerzia saranno:
Ighisa = 1*(922 – 72)= 32 kg m2
Iergal = 0,6*(112 – 72)= 43,2 kg m2
Nonostante il peso quasi dimezzato del disco in Ergal, il momento d’inerzia di quest’ultimo è sensibilmente superiore rispetto a quello del freno in ghisa, per via di un diametro esterno di soli 2 cm maggiore.
PIÙ IL KART È PESANTE E PIÙ MASSE ROTANTI HA, MAGGIORE SARÀ L’INERZIA AD ACCELERARE E, QUINDI, MAGGIORE POTENZA SARÀ RICHIESTA AL MOTORE
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