Traiettorie circolari e inclinazioni

Perchè la traiettoria circolare per molte gare di velocità ha una pendenza di un angolo acuto verso l'interno rispetto al piano orizzontale?
Melissa Cestari
21 settembre 2004
Per far sì che un veicolo si mantenga in movimento lungo una traiettoria curva è necessaria la presenza di una forza, detta “centripeta”, che lo spinga verso il centro di curvatura, altrimenti il veicolo “partirebbe per la tangente”, cioè proseguirebbe diritto nella direzione della tangente alla curva.

La forza centripeta richiesta affinché il veicolo riesca a percorrere la curva risulta essere proporzionale al quadrato della velocità del veicolo e inversamente proporzionale al raggio di curvatura della traiettoria.
Su terreno piano la forza centripeta è fornita esclusivamente dall'attrito tra i pneumatici e il suolo; quindi, se una curva viene percorsa a velocità troppo elevata, le forze di attrito non sono in grado di fornire la forza centripeta richiesta per mantenere il veicolo in traiettoria.

Per consentire a un veicolo da corsa di percorrere una curva a velocità elevata, si può allora inclinare il tracciato verso l'interno, perché in tal modo si genera una forza addizionale che, sommandosi alle forze di attrito, aiuta a mantenere il veicolo in traiettoria. Si consideri in questo senso la figura, in cui è riportata una vettura che percorre una curva verso sinistra su un tracciato inclinato. La forza di reazione vincolare del terreno sulla vettura (perpendicolare alla superficie del tracciato), indicata con R, può essere scomposta in due componenti.
La componente verticale Rv è equilibrata dal peso della vettura, mentre la componente orizzontale Ro spinge il veicolo verso l'interno della curva.
Per lo stesso motivo, quando percorriamo una curva in bicicletta o in motocicletta, tendiamo naturalmente ad inclinarci verso l'interno della curva stessa.

Alessandro Gasparetto Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Gestionale e Meccanica, Università di Udine

© Copyright SISSA - Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati - Trieste (Italy) - 2001-2011