Quando parliamo di moto, sentiamo spesso indicare le caratteristiche della “potenza” e della “coppia“. Le aziende motociclistiche utilizzano questi termini per definire le prestazioni di una moto, ma pochi conoscono la vera differenza e ancor meno persone distinguono l’una dall’altra.
Prova a chiedere a diversi motociclisti la differenza tra coppia e potenza delle sua moto. Probabilmente otterremo tutte risposte diverse e molto dispersive, apriremo un dibattito che va avanti da secoli. Prima di passare nel vivo della questione, consigliamo di leggere l’articolo sulla differenza tra 2 tempi e 4 tempi perché propedeutico.
Prima di parlare di potenza e coppia, dobbiamo fare un piccolo cenno sul lavoro e sull’energia, perché direttamente collegate a queste. Per dare un quadro completo, entreremo nel merito della definizione, dell’applicazione nella meccanica della moto e faremo qualche cenno di matematica per le conversioni dei valori. Vedremo perché i produttori di moto utilizzano tali valori per specificare le prestazioni. In ultimo, come se non bastasse, vedremo le relazioni tra velocità e l’accelerazione.
Cos’è l’energia?
L’energia è una grandezza fisica che misura la capacità di un corpo di compiere un lavoro, a prescindere che tale lavoro sia svolto o meno. Per noi motociclisti è la capacità teorica del motore di svolgere un determinato lavoro di “movimento”. Questa energia viene contenuta all’interno di uno motore come “energia potenziale” che sarà necessaria per eseguire il lavoro. Adesso, se l’energia applicata sia sufficiente allo spostamento o meno, non importa, comunque ci sarà uno spreco di energia. (Es. provate a spingere una parete di una casa, anche se non la spostiamo comunque avremo sprecato energia). Il rendimento di un motore a combustione interna è all’incirca del 35%, il resto dell’energia è disperso. La dispersione avviene in calore e attrito, mentre solo una piccola parte viene consumata in energie meccanica.
Cos’è il lavoro?
Il lavoro è l’energia scambiata tra due sistemi, ed è il risultato di una forza (o più forze) che agisce in una certa distanza. Per farla semplice, perché siamo motociclisti e non fisici. Un corpo si sposta dal punto A al punto B, tale spostamento richiede lavoro per essere svolto. Quindi a differenza dell’energia che non tiene conto dello spostamento, nel lavoro è importante che ci sia una distanza percorsa altrimenti il lavoro è nullo (Es. se spingiamo un auto, lo spazio effettivo di spostamento, quello è il lavoro da noi compiuto).
Questi due termini, energia e lavoro, ci torneranno utili in seguito per capire la potenza e la coppia.
Cos’è la Potenza?
Iniziamo a parlare della potenza, che è il lavoro svolto in un determinato tempo. In altre parole, è definita come la velocità con cui un si muove un oggetto (di seguito vedremo alcuni esempi). I produttori utilizzano questo valore per indicare la quantità di potenza che la moto sviluppa all’albero motore, e non alla ruota. Le aziende impiegano i CV (cavalli vapore) e KW perché sono valori noti, facili da associare ed hanno un bell’aspetto nel marketing.
Cos’è la Coppia?
La coppia è la forza rotante prodotta dall’albero motore di una moto. In altre parole, potrebbe essere definita come la forza di trazione di un motore, che rappresenta la capacità di compiere uno sforzo. Per farla più semplice, è la capacità teorica di compiere uno sforzo, se questa si tramuta in uno spostamento, allora abbiamo prodotto un lavoro. Ci siamo? Detta in parole povere, la coppia aiuta la moto con l’accelerazione iniziale (partenza da fermi), quando questa deve trasportare un carico extra e quando dobbiamo affrontare una salita ripida (Es. se abbiamo poca coppia dobbiamo lavorare di frizione facendo salire i numeri dei giri così ci avviciniamo al valore di coppia massima). La coppia si calcola con:
Forza X lunghezza del braccio, e l’unità di misura è il Nm (Newton-metro)
Differenza coppia Vs potenza
Come abbiamo visto in precedenza, la coppia si riferisce alla capacità teorica di svolgere un lavoro (che si compia o no), mentre la potenza è la velocità con cui si completa il lavoro in un determinato lasso di tempo.
Ma in un motore a combustione interna, oltre questi valori, dobbiamo considerare anche altri valori, come i giri del motore “RPM” (Rotazione Per Minuto). Questi, uniti al cambio e alla trasmissione, ne determinano il valore di coppia e di potenza che arrivano alla ruota. Eh si, perché le aziende misurano i valori di coppia e potenza all’albero motore, cioè da dove viene sviluppata l’energia. Infatti quando si va a testare una moto sul banco prova, si noterà una perdita di potenza e di coppia rispetto a quelli indicati dalla casa madre.
Spesso sul libretto e sui fogli illustrativi della caratteristiche tecniche della moto troveremo i KW (Kilowatt). Questi, per poterli convertire in Cv (Cavalli Vapore) basterà moltiplicare il numero di KW per 1,36. Il risultato sono gli effettivi cavalli che sviluppa il motore.
Esempio di Coppia
Questa volta iniziamo dalla coppia, perché sarà utile per comprendere il concetto di potenza che vedremo tra poco.
Prendiamo ad esempio una pedivella di una bici, con tutti gli ingranaggi per far girare la ruota posteriore (vedi foto).
Se il braccio della pedivella è lungo 5 cm (freccia rossa), anche se applichiamo una forza di 50 Kg (freccia blu), probabilmente non riusciremo a far girare la ruota. Poiché siamo troppo vicini al fulcro e il braccio è troppo corto da poter imprimere un’energia tale da consentire la rotazione.
Al contrario se il braccio della pedivella è lungo 10 cm (freccia verde), probabilmente con la stessa forza applicata di 50 Kg (freccia blu), riusciremo a far girare la ruota facilmente. Da questo si intuisce che maggiore sarà la distanza e maggiore sarà la coppia prodotta.
Altro esempio pratico che possiamo fare in casa per comprendere cos’è la coppia, utilizzando la porta di accesso alla casa. Proviamo ad aprire la porta di casa spingendola dalla parte più vicino ai cardini (cerniere), probabilmente non riusciremo nell’intento poiché siamo troppo vicini al fulcro (cerniera). Pertanto per riuscire nell’impresa, si renderà necessario spingere la porta dal lato più esterno (lontani dai cardini), così da fornire un braccio di lunghezza tale da consentirne maggiore coppia.
Esempio di Potenza
Mentre per la coppia si esprime nella quantità di energia che si applica, anche se questa non è sufficiente a produrre uno spostamento. Per la potenza è necessario aggiungere altri valori, come abbiamo visto in precedenza, che è il tempo e lo spazio percorso. Per calcolarla abbiamo bisogno di forza, spazio percorso e tempo totale per completare il lavoro richiesto. Infatti la potenza si calcola = Forza X Distanza / Tempo.
Prendiamo come esempio, ancora una volta, la pedivella di una bici. Ebbene adesso abbiamo in gioco diversi fattori. Oltre alla forza che imprimiamo sul pedale, dobbiamo considerare anche la distanza percorsa ed il tempo che intercorre dal punto A al punto B. Supponiamo di fare una rotazione completa in 2 secondi, in questo avremmo una determinata potenza di 5 Cv (ipotesi).
Se invece imprimiamo la stesa forza e percorriamo lo stesso spazio (A – B) precedente, ma impieghiamo 1 secondo, avremmo una potenza doppia, 10 Cv (ipotesi)
Accelerazione Vs Velocità
La maggior parte dei motociclisti quando parla di una moto indica sempre la velocità massima e l’accelerazione. Sono pochi che parlano di potenza e coppia, e ancora meno quelli che parlano di giri del motore. In realtà l’accelerazione e la velocità sono direttamente collegati alla potenza e alla coppia.
L’accelerazione è la capacità di una moto o veicolo, di guadagnale trazione. Ovvero, sta nel tempo che impiega una moto ad andare da 0 a 100 Km/h, è la misuriamo in secondi.
Mentre la Velocità nel motociclismo viene utilizzata come la potenza di funzionamento del motore in condizioni di normalità. In sostanza è la velocità di funzionamento di una moto che va da falla velocità minima (1 Km/h), alla velocità massima (300 Km/h).
Come viene misurata coppia e potenza?
Le aziende misurano questi valori nella parte alta del grafico, in sostanza è il picco massimo quello che riportano. Mentre la coppia ha un’energia potenziale già dal momento d’avviamento, la potenza aumenta con l’avanzare dei numeri di giri del motore. Pertanto i produttori, quando riportano i dati tecnici del motore, indicano la Coppia massima e la Potenza massima che eroga il motore all’albero motore. Da notare che il grafico è solo teorico, ogni moto riporterà dei valori diversi a secondo delle prestazioni.
Più coppia migliora l’accelerazione e più potenza migliora la velocità?
La risposta sarebbe affermativa, ma ci sono altre variabili che fino ad ora non abbiamo considerato e che ne determinano l’effettiva velocità massima e accelerazione (0-100). Tra questi troveremo il peso della moto, che incide nella nell’accelerazione. Ma altra variabile da considerare che ne determina l’accelerazione, è quando viene raggiunta la coppia massima nominale. Facciamo un esempio anche questa volta, così da comprendere la differenza.
Supponiamo di avere due moto con potenza e peso uguali, ed un numero di giri del motore massimo di 9.000 giri / minuto.
- La prima moto ha 150 cv e 100 Nm (coppia massima), quest’ultima viene raggiunta a 6.500 giri / min
- La seconda moto ha 150 cv e 60 Nm, ma questa volta la coppia massima viene raggiunta a 1.500 giri / min e resta costante fino a 7.000 giri / min
Avendo questi parametri possiamo dire che la seconda moto, anche se ha una coppia inferiore, avrà un’accelerazione superiore. Questo perché anche se la seconda moto ha una coppia minore, viene raggiunta già a bassi regimi, ottenendo subito il massimo della trazione disponibile.
Di opposto la prima moto, anche se ha una coppia maggiore, dobbiamo attendere di arrivare a 6.500 giri per ottenere la trazione massima.
Meglio la coppia o la potenza?
Dipende dalla tipologia di guida e caratteristiche che si richiedono.
Se corriamo in MotoGp, probabilmente cercheremo il giusto compromesso di coppia, potenza e peso.
Se dobbiamo partecipare alla Dakar o a una gara di Cross, probabilmente cercheremo una monocilindrica con tanta coppia, perché avremo bisogno di trazione.
Se invece cerchiamo una moto che vada veloce, magari per correre all’isola di Man il Tourist Trophy (TT), probabilmente punteremo sulla potenza. Questo perché si corre su un circuito cittadino dove si viaggia per la maggior parte a limitatore massimo.
Perché le aziende parlano sempre di potenza e poco di coppia?
Perché il Marketing e gli slogan commerciali sono alla base delle vendite. Perché si ricevono sempre informazioni sbagliate sulle caratteristiche. Perché si pensa che maggiore è il numero dei cavalli e maggiore è la potenza, migliore saranno le prestazioni della moto. Tutta questione di strategia e di potenzialità di vendita.
La potenza è sopravvalutata?
La potenza di una moto, è una metrica importante per sapere la velocità e l’accelerazione, solo che è troppo enfatizzata rispetto ad altre caratteristiche che rendono anch’esse la moto veloce.
La moto elettrica è più veloce perché ha maggiore coppia?
Non è solo questione di coppia, come abbiamo detto in precedenza, sta nella capacità di arrivare subito alla coppia massima, che fa la differenza. Da considerare che un motore a combustione interna ha un efficienza del 35 % (circa) mentre un motore elettrico ha un efficienza del 85 % (circa). Questo vuol dire che in una moto elettrica abbiamo una potenza e una coppia teorica, disponibile nell’immediato. Non ci sono eccessive perdite di energie, e la risposta del motore è dei 50% in più rispetto a una moto a combustione interna.
Devo osservare solo la coppia e la potenza?
Non totalmente. Se ci interessa sia l’accelerazione e sia la velocità massima, dobbiamo considerare diversi fattori che sono fondamentali per migliorarne le prestazioni. Uno degli elementi importanti, che ogni motociclista che va in pista conosce, è il peso. Infatti le aziende produttrici di moto supersportive per migliorare le prestazioni della moto, cercando di mantenere un rapporto di 1:1 (1 Cv per 1 Kg di peso). Vedi anche le migliori moto supersportive e le migliori moto Touring
- La coppia può essere aumentata?
Si, diminuendo la perdita di attrito o aumentando la pressione media all’interno del motore - Montare una corona più grande aumenta la coppia?
Si, perché aumentando la lunghezza del braccio (distanza dal punto più esterno della corona, al centro della stessa) si aumenta uno dei valori del calcolo della coppia (Coppia = forza X Braccio). Di conseguenza si aumenterà la coppia. - Installare un pignone più piccolo aumenta la coppia?
Si, per ottenere una coppia maggiore, bisognerà togliere un dente (è l’opposto della corona dove bisogna aumentare i numeri di denti). - Aumentare la potenza aumenta le velocità?
Si, ma solo quella massima, perchè l’accelerazione è collegata alla potenza, alla coppia e al peso. - Nelle moto da cross è meglio aumentare la coppia?
Si, avendo forti pendenze nel tracciato e avendo una richiesta di accelerazioni a basse velocità. - Per ottenere maggiori prestazioni del motore, a quanti giri va utilizzato?
Bisognerebbe conoscere quando la moto raggiunge la coppia massima, la fascia con maggiore energia potenziale lo si ha nella picco massimo della coppia. - Maggiore coppia cosa influisce?
Nella capacità di superare agilmente salite e di trasportare grandi pesi.
Conclusioni
Una cosa importante va ricordata, che la qualità e le prestazioni di una moto non dipendono solo dalla coppia e della potenza. Entrano in gioco tante variabili che incidono sulla velocità massima e sull’accelerazione, se è quello che interessa. Una cosa importante da verificare per conoscere la moto e sapere come sfruttarlo a nostro vantaggio. E’ conoscere a quale numero di giri il motore raggiunge la massima coppia e potenza, questo avviene sul banco prova.
Il giusto compromesso sta sempre nel mezzo. Inutile avere una coppia alta se non abbiamo potenza, raggiungiamo velocemente gli 80 Km/h ma la moto non andrebbe oltre senza potenza. In caso contrario, una moto con tanta potenza ma senza coppia, avremo una velocità massima di 300 Km/h ma ci metteremo 1 ora per raggiungerla.
Infine, è importante avere una moto con un buon rapporto peso / potenza, ma la prossima volta che vediamo una scheda tecnica, non dimentichiamo di osservare la coppia.
