PR_422

progettare 422 MAGGIO 2019 81 di sistemi come ad esempio quello costituito da atleta, attrezzature e ambiente circostante per risolvere equazioni fondamentali quali la con- servazione di massa, il risparmio energetico, la seconda legge di New- ton o la legge di elasticità di Hooke per quantificare velocità, pressione, stress, deformazione ecc. Anche i modelli semplici possono rappresen- tare una preziosa fonte di informazio- ni. Ma, dato che la fisica del mondo reale è estremamente complicata, potrebbe essere necessario un mo- dello molto più complesso per imi- tarne il comportamento. Tant’è che le aziende di software, gli studiosi e i designer di attrezzature sporti- ve creano continuamente modelli sempre più avanzati che includono fattori quali proprietà dei materiali e componenti interagenti e tengono conto sempre più dell’ambiente cir- costante per aumentare la fedeltà dei modelli. Possono inoltre integrare una combinazione di prodotto, atleta e ambiente in una simulazione sy- stem-based che comprenda le molte condizioni fisiche che interagiscono in una simulazione multifisica, al fine di ottenere ancora più informazioni, utili per prevedere meglio il compor- tamento e ottimizzare le prestazioni del prodotto o dell’atleta. Ad esem- pio, un ciclista seguito da un’auto è stato recentemente studiato dal team del professor Bert Blocken della Ein- dhoven University ofTechnology and KU Leuven. La simulazione è iniziata con la geometria dell’automobile e della bicicletta. Quindi gli ingegneri hanno aggiunto il corpo di un ciclista generico (o di un atleta specifico) sulla bici, includendo l’aria circo- stante che si ritiene giochi un ruolo importante. Il modello ha specificato il movimento dei diversi componenti e le proprietà dei materiali necessari (densità dell’aria, viscosità e umi- dità). Il risultato della simulazione non solo ha fornito la velocità e la pressione dell’aria in tutta la regione studiata, ma ha anche previsto le forze e la resistenza sperimentate dal ciclista, rivelando altresì le in- terazioni tra i diversi componenti. Modificando parametri come forma e dimensioni dell’auto e distanza tra auto e moto è stato possibile quanti- ficare l’impatto di questa variazione sul ciclista e quindi identificare la migliore opzione possibile. Quale contributo offrire? Numerosi sport hanno già adottato - a volte occasionalmente e talvolta in modo più sistematico - un approccio di simulazione per comprendere meglio le attività, perfezionare le prestazioni delle attrezzature o ri- durre il rischio di infortuni. Ciclismo Due importanti parametri tecnici gui- dano le prestazioni di un ciclista: ae- rodinamica e peso (nonostante qual- cuno potrebbe obiettare che la forza strutturale della bici gioca un ruolo importante per alcune discipline qua- li la mountain bike). Ridurre il peso della bicicletta senza compromettere la resistenza al vento e aumentarne al contempo la rigidità è possibile variando la geometria dei diversi componenti e utilizzando materiali diversi, compresi i compositi. È es- senziale prevedere il comportamento strutturale della bicicletta modificata o dei suoi componenti per garantire che soddisfi sempre la sua missione primaria. Per l’ottimizzazione aerodi- namica sono essenziali sia la posizio- ne del ciclista sia la forma di ciascun componente della bici. La posizione del ciclista richiede un compromesso tra le varie esigenze: minimizzare la resistenza, massimizzare la poten- za di propulsione e il comfort. Per migliorare le prestazioni aerodina- miche dell’attrezzatura, i progettisti ottimizzano ciascun componente in modo prioritario, cosa che può au- mentare la resistenza ma rallentare l’atleta. Poiché ogni componente è un sottosistema (o parte di esso), risulta ancora più importante ottimiz- zare le prestazioni dell’intero sistema (bicicletta) piuttosto che ottimizzare ciascun componente separatamente. Nuoto I produttori di costumi da bagno utilizzano ampiamente la simulazio- ne per studiare meglio l’interazio- Un sistema ‘ciclista, auto e aria’: i colori mostrano la pressione dell’aria. Lo studio ha rivelato che un’auto che segue da vicino un ciclista spinge letteralmente in avanti l’atleta (Blocken e Toparlar, 2015).