Passeggeri in moto

Data la velocità di una moto di massa 200 kg, che trasporta 2 persone del peso totale di 150 kg e supponendo che la stessa subisca un urto al disotto del baricentro del sistema moto + persone, è corretto affermare che i passeggeri vengono sbalzati dalla moto con un angolo di partenza maggiore di zero?
Nel caso di risposta affermativa, è possibile calcolare detto angolo?
Salvatore Pischedda
24 settembre 2002
Supponiamo che l'urto avvenga al di sotto del baricentro del sistema moto+passeggeri a una distanza h e chiamiamo M la massa totale del sistema, I il suo momento di inerzia rispetto al punto di impatto, V la velocità della moto prima dell'urto, r1 e r2 le distanze dei passeggeri dal punto di impatto. Supponiamo inoltre che la moto si possa approssimare a un corpo rigido ideale e quindi l'urto si propaghi istantaneamente.

Immediatamente dopo l'urto, i passeggeri conservano la velocità V che avevano prima dell'urto e, contemporaneamente, risentono dell'effetto della rotazione impressa alla moto dall'urto. Il momento angolare del sistema si conserva: prima dell'urto tale momento angolare hMVh e dopo Iw, dove w è la velocità angolare di rotazione.

Pertanto la velocità dei passeggeri dopo l'urto è data dalla composizione della velocità V (orizzontale) e della velocità tangenziale (verticale) v1 = wr1 e v2 = wr2. Ne segue che la tangente dell'angolo di "partenza" dei passeggeri è data dal rapporto fra le due velocità:


È interessante osservare che l'angolo di "partenza" è differente per i due passeggeri (visto che cambia la distanza dal punto di impatto), ma non dipende dalla velocità della moto, benché la traiettoria successiva ovviamente dipenda da tale velocità.

Aggiungiamo alcune considerazioni sulle approssimazioni fatte: l'assunzione che la moto sia un corpo rigido ideale è falsa; in realtà la moto subisce una deformazione nell'urto, per cui va dispersa una certa quantità di momento angolare. Inoltre abbiamo assunto che non ci sia attrito fra il passeggero e la sella della moto (approssimazione valida per alte velocità della moto) e che il passeggero non si tenga al manubrio, cosa altamente sconsigliata.

Michele Correggi Settore di Fisica matematica, SISSA, Trieste

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