Dopo aver descritto il funzionamento e determinato il concetto di finestra di lavoro di un pneumatico ci si deve concentrare sull’aderenza, o Grip.
L’aderenza è il coefficiente di attrito che si genera tra la superficie del pneumatico e quella della strada o la pista. Quindi, entra in gioco un altro protagonista la superficie stradale e la sua rugosità.
L’asfalto ha un suo coefficiente di attrito determinato in base alla composizione del bitume. L’aderenza è determinata dalla pressione verticale che spinge il pneumatico a contatto con la superficie stradale. Questa dipende anche da altri due fattori come la temperatura ed il legame molecolare che si genera tra mescola ed asfalto.
Così come ogni corpo anche l’asfalto ha una sua rugosità. Cioè un corpo è contraddistinto da microimperfezioni geometriche intrinseche o risultanti da lavorazioni meccaniche. Tali imperfezioni si presentano generalmente in forma di solchi o scalfitture, di forma, profondità e direzione variabile.
Se si analizza in profondità si vedranno delle creste e dei solchi dovuti alla densità dei grani che compongono la superficie dell’asfalto. La mescola del battistrada si deforma copiando l’asfalto. Le zone che vanno a contatto con le creste ed parzialmente nei solchi determinano l’attrito tra le due superfici. Le zone della mescola a contatto sono sottoposte a deformazione. Per effetto della viscoelasticità della gomma, c’è un ritardo di isteresi. Questo ritardo nel ritornare alla posizione iniziale della gomma genera di fatto la forza di attrito che si oppone allo slittamento.
In una condizione di bagnato le sezioni a contatto si riducono in modo considerevole per effetto della presenza del film di acqua tra le parti. In questo caso si utilizzano pneumatici scanalati per il drenaggio dell’acqua e una mescola con maggior presenza di gomma naturale che altera la viscoelasticità generando maggiore superficie di contatto con l’asfalto.
Il contatto tra la gomma e l’asfalto forma un legame molecolare tra le due parti. Come ogni elemento, le cui molecole hanno legami. La forza del legame tra le molecole determina lo stato da gassoso, molto debole a solido molto forte. La gomma è l’asfalto formano un legame come un corpo unico che si oppone alla forza di slittamento.
La pressione che genera il legame tra le due componenti, genera anche attrito interno nella mescola della gomma generando capacità di aderenza. L’attrito interno alla mescola genera anche calore. Quando la forza di slittamento supera quella del legame molecolare questo si interrompe producendo lo slittamento. Quando questo avviene si staccano intere sezioni di gomma dalla mescola che possono essere visibili per la presenza di fumo, o la generazione di trucioli che si depositano ai lati della traiettoria ideale della percorrenza in pista.
Quindi il calore che determina la quantità di aderenza non è quello superficiale. ma quello interno alla gomma generato dall’attrito interno alla mescola. Uno slittamento anche voluto, controllato, come molti pensano non è utile a tenere la temperatura della gomma nella finestra di utilizzo.
Anzi è profondamente dannoso per l’usura e la prestazione che viene influenzata dalla rottura del legame molecolare. Si possono verificare condizioni dove un calore interno troppo basso genera il fenomeno del Graining mentre un attrito interno troppo alto si verifica il fenomeno del Blistering.
Il controllo della pressione che determina il contatto con l’asfalto, in modo che generi la giusta quantità di calore interno alla mescola, è questo il valore che un progettista deve trovare per avere una aderenza massima. Quindi lavorare sulle sospensioni, ed aerodinamica, serve a generare la corretta pressione per avere il contatto ideale tra gomma ed asfalto per generare il legame molecolare perfetto.
In definitiva, introducendo un elemento come la rugosità ed il coefficiente di attrito come l’asfalto, tutto diventa più complesso. In più c’è da fare i conti con la temperatura ambientale. Per avere la perfetta aderenza si dovrebbero avere una batteria di sensori che controllano lo stato e le condizioni del manto stradale per variare la taratura di sospensioni ed aerodinamica metro per metro. Non potendo fare una cosa del genere per evidenti limiti regolamentari si deve trovare un compromesso. Il progettista che ha più informazioni sul pneumatico, per tipo, struttura e condizioni ideali di lavoro, può essere avvantaggiato nel trovare la giusta finestra di utilizzo.
In un regime di concorrenza tra costruttori di pneumatici, avere un rapporto privilegiato con i tecnici di un determinato brand anche se non il top, spesso conviene di più che avere la gomma migliore ma trovare da soli le condizioni di lavoro ottimali. In un regime di monogomma, le informazioni che il costruttore di riferimento fornisce a tutti i tecnici, vanno lette ed interpretate in modo corretto. Si può arrivare a diversi tipologie di rendimento anche per interi secondi di differenza in termini di percorrenza di una sola curva.
Daniele Amore