Centro di gravità dell’auto: come il baricentro influisce sull’assetto e sulla dinamica di guida

 

Centro di gravità dell’auto: come il baricentro influisce sull’assetto e sulla dinamica di guida

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Introduzione

Nel mondo dell’assetto auto, spesso si parla di angoli caratteristici (camber, caster, convergenza), rigidità delle sospensioni e comportamenti dinamici come sottosterzo e sovrasterzo. Tuttavia, un elemento fondamentale – e sorprendentemente trascurato – è il centro di gravità, o baricentro, dell’automobile.

La posizione del baricentro determina, più di ogni altro parametro, come un’auto trasferisce il carico e come reagisce alle forze che agiscono durante guida, frenata e percorrenza di curva.

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Cos’è il centro di gravità di un’auto

Il centro di gravità (o centro di massa, in condizioni terrestri equivalenti) è il punto in cui si può considerare concentrato l’intero peso del veicolo. La sua posizione tridimensionale — longitudinale, trasversale e verticale — influenza:

• equilibrio tra avantreno e retrotreno
• tendenza a sottosterzo o sovrasterzo
• entità e velocità dei trasferimenti di carico
• rollio e beccheggio
• stabilità in curva e in rettilineo

Il baricentro è quindi la “cerniera invisibile” attorno alla quale l’auto si muove e reagisce.

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Baricentro e dinamica: la fisica applicata al comportamento dell’auto

Ogni volta che l’auto accelera, frena o curva, sul baricentro agiscono forze che generano momenti (coppia o, in inglese torque).

Maggiore è l’altezza del baricentro, maggiore è il braccio di leva attorno al quale queste forze generano:

• rollio in curva
• beccheggio in frenata o accelerazione
• trasferimenti di carico più rapidi e marcati

Un baricentro basso rende il veicolo stabile e prevedibile, uno alto lo rende più reattivo ma anche più instabile.

schema posizione baricentro e diagramma forze

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Influenza del centro di gravità su sottosterzo e sovrasterzo

Come analizzato negli articoli precedenti su Automonamour dedicati alla dinamica al del veicolo durante la guida al limite, la posizione longitudinale del baricentro ha effetti diretti:

Baricentro avanzato → tendenza al sottosterzo

• più carico statico all’avantreno
• anteriore più stabile ma che può “appoggiarsi” troppo
• maggiore inerzia in inserimento
• ridotta agilità

Baricentro arretrato → tendenza al sovrasterzo

• più carico sulle ruote posteriori
• inserimenti più rapidi
• maggior sensibilità ai trasferimenti di carico
• possibile instabilità nelle fasi di rilascio e frenata

La posizione verticale, invece, determina quanto l’auto trasferisce carico da una ruota all’altra: più è alto il baricentro, più il trasferimento è marcato e più facilmente si raggiungono condizioni di perdita di aderenza.

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Ricerca del centro di gravità o baricentro

Determinare con precisione il baricentro di un’auto è una fase spesso considerata “da addetti ai lavori”, ma in realtà fondamentale per una messa a punto scientifica dell’assetto.

Vediamo quindi quali sono le azioni da mettere in campo per arrivare a stabilire ove è posizionato il baricentro del nostro veicolo attraverso l’impiego di bilance professionali a cella di carico. (Visto il costo non proprio popolare, suggerisco di ricorrere al noleggio della attrezzatura)

1. Pesatura statica: individuazione del baricentro nel piano (x e y)

Il primo passo è pesare l’auto ruota per ruota con quattro bilance professionali.

Da qui si ottengono:

• carico sull’asse anteriore
• carico sull’asse posteriore
• ripartizione sinistra/destra

Utilizzando le equazioni di equilibrio statico, si ricavano:

• posizione longitudinale del baricentro (asse x)
• posizione trasversale del baricentro (asse y)

pesatura auto su quattro bilance per calcolo baricentro

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2. Determinazione dell’altezza del baricentro (asse z)

Volendo essere precisi al massimo sarebbe necessario determinare anche l’altezza del baricentro, ma questa è la parte più complessa da realizzare.

Giusto a titolo di informazione Facchinelli, nel suo prezioso volume “L’assetto – Teoria e pratica per la messa a punto dell’assetto”, suggerisce di inclinare l’auto di un angolo noto (utilizzando una piattaforma di tilt o un sistema equivalente). Messo in posizione il veicolo si ripete la misura del peso su un asse.

La variazione del carico rispetto alla misura precedente effettuata in piano consente, tramite calcolo del momento torcente, di ricavare l’altezza del baricentro con buona precisione.

Determinazione della altezza del baricentro

Durante queste operazioni è essenziale:

• mantenere sospensioni in posizione naturale
• evitare deformazioni delle gomme
• misurare l’angolo con precisione
• mantenere costante il carburante e togliere oggetti non necessari

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3. Perché è così importante?

Sapere dove si trova il baricentro permette di:

• progettare correttamente il roll center
• calibrare molle e barre antirollio
• bilanciare la distribuzione delle masse
• comprendere come reagirà l’auto in situazioni limite
• creare assetti coerenti per pista, strada o guida sportiva

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Come usare il baricentro nella messa a punto dell’assetto

Barre antirollio

Un baricentro alto richiede più controllo del rollio: scegliere barre più rigide o aumentare la rigidezza relativa su un asse aiuta a stabilizzare il veicolo.

Molle e ammortizzatori

Conoscendo l’altezza del baricentro si può scegliere:

• molle più rigide per limitare trasferimenti
• ammortizzatori più frenati per controllare la dinamica
• precarichi più o meno accentuati

Angoli sospensioni

Il camber dinamico da ottenere in curva dipende fortemente dall’intensità del rollio, che deriva proprio dal baricentro.

Conoscere il baricentro significa impostare angoli che lavorano realmente “sul campo”.

Come possiamo modificare la posizione del baricentro

Le azioni che possono modificare la posizione del baricentro dell’auto passano principalmente per la rimozione e/o il riposizionamento di componenti del veicolo. Ovviamente l’obiettivo è quello di portare il baricentro in posizione centrale rispetto all’asse longitudinale dell’auto, e per quanto possibile, renderlo il più basso possibile. Occorre quindi rimuovere componenti pesanti originariamente posizionati in nella parte alta (un esempio tipico è la batteria) dislocandoli in altre posizioni all’interno del veicolo che possano bilanciare l’equilibrio dei pesi sulle ruote a livello di singolo asse e contestualmente essere il più vicino possibile al suolo.

 

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Conclusione

Il baricentro è uno dei cardini della dinamica del veicolo.

Non basta regolare convergenze, camber o sospensioni senza sapere dove si trova il centro di gravità: è come costruire un assetto “al buio”.

Conoscere longitudinale, trasversale e altezza del baricentro permette finalmente una messa a punto razionale, consapevole e realmente efficace, sia per l’uso sportivo sia per chi vuole una vettura più comunicativa e sicura.