MotoGP, la tecnica: come funziona la distribuzione della frenata

Un famoso marchio di pneumatici ne ha fatto il suo slogan: “La potenza è nulla senza controllo”. Ne sanno qualcosa in particolare Márquez, Rossi e Dovizioso, regolarmente considerati i migliori frenatori in MotoGP. Questo in base ai dati pubblicati da Brembo, leader italiano nella fornitura di sistemi frenanti nel Motomondiale. Concentriamoci però in particolare sulla distribuzione della frenata, ma anche sui suoi limiti.

Perché il freno anteriore è così efficace?

Chiunque abbia mai guidato una moto con comandi dei freni differenziati tra anteriore e posteriore ha notato la maggiore efficacia del freno anteriore. Se spingi una moto a mano e azioni con forza il freno anteriore, questa si ferma quasi istantaneamente, anzi tende a ribaltarsi in avanti. Se invece premi solo il freno posteriore, la ruota tenderà a bloccarsi, ma la moto sarà comunque in grado di avanzare.

Analizziamo anche il fenomeno da un punto di vista scientifico. Mentre la motocicletta viaggia a velocità costante, il suo peso è distribuito sulle due ruote in proporzione alla posizione del baricentro rispetto all’interasse. Se il baricentro è perfettamente a metà strada tra le due ruote, il peso sarà distribuito equamente. In caso contrario, sarà invece sbilanciato verso una delle due. Indipendentemente dalla posizione del baricentro, quando si inizia a frenare si verifica un trasferimento del carico in avanti, con quindi minor pressione sulla ruota posteriore.

È bene ricordare il principio fisico secondo cui l’aumento del carico verticale applicato nel punto di contatto aumenta la forza di attrito. Questo spiega perché la ruota anteriore, con un carico maggiore, è in grado di applicare una forza frenante maggiore. Il trasferimento del carico aumenta con un aumento della forza frenante totale e dell’altezza del baricentro rispetto al suolo, mentre diminuisce con un aumento dell’interasse. Il limite, al fine di evitare lo slittamento delle ruote, è imposto dal coefficiente di attrito tra la gomma e l’asfalto. Questo, moltiplicato per il carico dinamico, esprime la massima forza frenante applicabile sulla singola ruota. Se si va oltre, la ruota si blocca.

Un limite alla frenata

Un altro fenomeno indesiderato è ovviamente il ribaltamento della moto sulla ruota anteriore. Un fatto che si verifica prima del bloccaggio della ruota su un terreno asciutto. Una posizione di equilibrio instabile che si verifica quando la ruota posteriore non tocca più il suolo. L’intero peso della moto poggia esclusivamente sulla ruota anteriore. Si può vedere quindi che la forza frenante massima che può essere applicata, che non deve essere superata per evitare il ribaltamento, dipende dalla massa del veicolo e dalla posizione del baricentro (verticale e longitudinale).

Sul primo fattore si può lavorare solo in fase di progettazione. Per modificare il secondo, i piloti tendono a tornare sulla sella in frenata, spostando il baricentro verso la parte posteriore. Ciò aiuterebbe anche ad abbassare il baricentro, ma c’è il carico imposto dalla sella. È una questione di equilibrio delle forze.

Quando poi abbiamo a che fare con la pioggia, il livello di aderenza è inferiore. A seconda della natura della superficie, la ruota anteriore potrebbe bloccarsi prima di giungere al sopra descritto fenomeno del ribaltamento. In questo caso, moto e auto sono molto simili, anzi diremmo quasi uguali. Entrambe infatti sfruttano al massimo l’aderenza disponibile ed il mezzo non può più frenare a breve termine.

Una questione di distribuzione

La distribuzione della frenata ideale dipende dal coefficiente di attrito. Se molto elevato, consente di ottenere il 90% della forza frenante totale dalla parte anteriore. Su strade scivolose o bagnate invece il contributo del freno posteriore può raggiungere il 40%. Le massime prestazioni in frenata si ottengono con l’uso congiunto dei due freni, regolandoli in base alle condizioni dell’asfalto.

Molti produttori offrono un sistema frenante combinato per i loro veicoli. Consente di azionare i freni delle due ruote con una sola leva. I progettisti sono costretti ad adottare una soluzione di compromesso per evitare slittamenti e blocchi indesiderati delle ruote. Le moto sportive non sono generalmente dotate di questo aiuto, affidando completamente al pilota la distribuzione della forza frenante. Sia per ottenere le massime prestazioni, sia perché sul circuito, in alcune fasi movimentate della gara, una scivolata controllata della gomma può essere utile.

E il freno posteriore?

La distribuzione della frenata ci porta a parlare dell’uso molto discusso del freno posteriore. Spesso abusato e dimenticato da un gran numero di motociclisti per vari motivi: inutilità, bassa efficienza, svantaggi, ecc. Se abbiamo una moto in rettilineo, su asfalto asciutto e con grip eccellente, il contributo del freno posteriore è trascurabile. Riducendo invece l’aderenza tra asfalto e pneumatico, aumenta l’importanza del freno posteriore. Anzi, diventa fondamentale con basso coefficiente di attrito.

Qualunque sia il contributo nelle situazioni più critiche, il freno posteriore garantisce un effetto stabilizzante soprattutto in curva. In entrata, l’angolo di inclinazione rispetto al baricentro viene spostato verso l’interno della curva. La forza di decelerazione inerziale e la forza del freno anteriore non appartengono più al piano verticale e relativamente simmetrico della moto. Che non è quindi più perpendicolare all’asfalto. Questo fenomeno genera uno sforzo che tende ad allontanare il posteriore della moto dall’interno della curva. Inoltre abbiamo un trasferimento di carico dalla parte posteriore all’anteriore.

Equilibrio tra freno anteriore e posteriore

Se in curva la frenata viene eseguita solo con il freno anteriore, il posteriore tenderà a raddrizzarsi. O addirittura ad uscire di traiettoria, portando anche alla perdita di controllo del mezzo. In questa situazione, l’uso del freno posteriore è molto utile. Genera una forza opposta alla forza inerziale, in modo da produrre un effetto stabilizzante. Questa è una tecnica molto comune: se sei fuori traiettoria, utilizzi il freno posteriore per chiudere la curva e rimetterti in carreggiata. Insistere invece sul freno anteriore accentuerebbe il problema, allargando la traiettoria.

Uno sviluppo recente che ha suscitato molto interesse è il freno a pollice. È stato utilizzato sulle moto da corsa fin dai primi anni ’90. Ora però sempre più piloti MotoGP lo stanno adottando oggi. Diversi ne hanno visto i vantaggi, ma l’idea non ha mai preso piede. Almeno fino a pochi anni fa, quando i freni a pollice hanno iniziato a tornare utili nelle corse. Di recente, alcuni piloti hanno testato un nuovo sistema che utilizza una leva simile a quella del freno anteriore, sebbene venga usata con la mano sinistra e sia montata parallelamente alla leva della frizione.

L’articolo originale di Paul Emile Viel su paddock-gp