TLo studio cinematico delle motociclette è importante, soprattutto in relazione ai suoi effetti sul comportamento dinamico dei veicoli. Pertanto, in questo capitolo, oltre allo studio cinematico del motociclo, vengono riportati anche alcuni esempi sul comportamento dinamico del veicolo, allo scopo di mostrare come le peculiarità cinematiche influenzino la stabilità direzionale e la maneggevolezza delle motociclette.

Il pneumatico è uno dei componenti più importanti della motocicletta. La sua caratteristica fondamentale è la deformabilità, che permette di mantenere il contatto tra la ruota ed il terreno anche quando vengono incontrati piccoli ostacoli.
Oltre a migliorare il comfort della guida, il pneumatico migliora l'aderenza, caratteristica molto importante per il trasferimento al terreno di elevate forze di spinta e di frenata, e per la generazione di forze laterali. Le prestazioni di un motociclo sono fortemente influenzate dalle caratteristiche dei suoi pneumatici. Per capirne l'importanza, occorre considerare che il controllo dell'equilibrio e del moto del veicolo avviene grazie alla generazione di forze longitudinali e laterali, agenti all'interno delle impronte di contatto del pneumatico con il piano stradale. Le forze nascono come risultato dell'azione effettuata dal pilota attraverso il meccanismo di sterzo, l'acceleratore ed il sistema frenante.

Il comportamento delle motociclette durante il moto rettilineo dipende dalle forze longitudinali scambiate tra i pneumatici e la strada, le forze aerodinamiche indotte attraverso questo moto, e la pendenza del piano stradale. Lo studio del moto rettilineo evidenzia certi aspetti dinamici che sono importanti anche per la sicurezza, come il comportamento del motociclo durante la frenata, con possibile ribaltamento in avanti, ed in accelerazione, con possibile impennamento.

Durante il moto curvilineo stazionario la motocicletta può presentare comportamento neutro, sovrasterzante oppure sottosterzante. Per mantenere l'equilibrio, il pilota applica una coppia allo sterzo che può essere nulla, positiva, se nella stessa direzione di rotazione del manubrio, o negativa, se applicata in direzione opposta alla rotazione del manubrio. Queste caratteristiche sono importanti e concorrono a definire la sensazione di maneggevolezza del veicolo.

Un motociclo senza sospensioni, che viaggia su un terreno irregolare, presenta difficoltà di guida a causa della perdita di aderenza sul piano stradale, e a causa del disagio avvertito dal pilota. Piccole asperità del terreno vengono facilmente assorbite dai pneumatici, ma per l'assorbimento adeguato delle asperità maggiori il veicolo ha bisogno di sospensioni.
Dal punto di vista dinamico, un motociclo con sospensioni può essere considerato un corpo rigido connesso alle ruote con sistemi elastici (sospensioni anteriore e posteriore). Il corpo rigido costituisce la massa sospesa (telaio, motore, sterzo, pilota), mentre le masse collegate alle ruote sono chiamate masse non sospese.
Le sospensioni devono assolvere le seguenti tre funzioni:

-permettere alle ruote di seguire il profilo della strada senza trasmettere vibrazioni eccessive al pilota. Questo obiettivo riguarda il comfort di guida, ossia l'isolamento delle -masse sospese dalle vibrazioni generate dall'interazione delle ruote con le irregolarità della strada;
-assicurare l'aderenza delle ruote al piano stradale al fine di trasmettere le forze di trazione e di frenata richieste;
-assicurare l'assetto desiderato del veicolo nelle varie condizioni di utilizzo (moto accelerato, frenata, entrata e uscita dalla curva).

L'importanza di queste funzioni varia in base all'utilizzo del veicolo. Ad esempio, per moto da gara, il comfort è meno importante rispetto alla capacità del veicolo di mantenere le ruote a contatto con il terreno e di assumere l'assetto desiderato.
Per altre motociclette ci si aspetta che le sospensioni assolvano compiti diversi. Ad esempio, nelle moto da 'cross' le sospensioni servono ad isolare la massa sospesa dai continui impatti generati dai salti del veicolo. Per questo motivo, nelle moto da cross le sospensioni hanno escursioni maggiori rispetto e quelle dei veicoli da turismo, ed ancora di più di quelle delle moto da corsa.
Per quanto riguarda l'assetto, occorre evidenziare che esso dipende dalla rigidezza delle sospensioni e dai carichi. Il carico può essere piuttosto variabile nelle motociclette (uno o due passeggeri, possibilità di bagaglio); inoltre, il trasferimento di carico tra la ruota anteriore e quella posteriore avviene sia in accelerazione, sia in frenata.

Nei capitoli precedenti, sono state calcolate le forze agenti sulla motocicletta: forze di resistenza, forza motrice e carichi dinamici sulle ruote, in diverse condizioni di moto, sia stazionario che non, in accelerazione ed in frenata. In questo capitolo verranno studiate le variazioni dell'assetto manifestate dalla motocicletta soggetta a diverse condizioni di guida, e sarà evidenziata l'importanza del tiro catena.
Il termine assetto del motociclo implica la configurazione geometrica che la motocicletta acquisisce in diverse condizioni nel moto transitorio e stazionario, in accelerazione ed in frenata.
Come mostrato di seguito, l'assetto della motocicletta dipende dalle caratteristiche di rigidezza delle sospensioni delle ruote anteriore e posteriore, dalle forze agenti sulla motocicletta e dall'angolo d'inclinazione della catena e del forcellone.

Come tutti sanno, durante il moto l'avantreno od il retrotreno della motocicletta possono cominciare ad oscillare attorno all'asse di sterzo, anche se le ruote sono ben bilanciate. E' possibile osservare sperimentalmente questo fenomeno, ad esempio facendo rallentare gradualmente la motocicletta da una velocità abbastanza elevata. Le oscillazioni dell'avantreno possono essere particolarmente evidenti a certe velocità, specialmente, ma non necessariamente, se la ruota anteriore è sbilanciata. Queste oscillazioni sono anche eccitabili, a determinate velocità, con un impulso al manubrio. Le oscillazioni del retrotreno possono essere eccitate passando su un dosso trasversale o eccitando il retrotreno con un movimento impulsivo del busto da parte del pilota. A basse velocità, inoltre, è possibile osservare facilmente che la motocicletta tende a cadere, qualunque cosa faccia il pilota. Queste osservazioni sperimentali della dinamica della motocicletta mostrano che ci sono tre modi di vibrare fondamentali:

-capsize, un modo di caduta laterale (non oscillante) utilizzato e controllato dal pilota;
-weave, un'oscillazione di tutta la motocicletta, ma principalmente del retrotreno;
-wobble, un'oscillazione dell'avantreno attorno all'asse di sterzo, che non coinvolge il retrotreno in maniera significativa.

Il pilota controlla il veicolo applicando una coppia al manubrio o spostando il proprio corpo rispetto al piano di mezzeria del motociclo. Supponiamo che il manubrio venga bloccato, in queste condizioni il sistema pilota/motocicletta è instabile a tutte le velocità e cade lateralmente con un moto di rollio (capsize).
Affinchè una motocicletta possa essere condotta agevolmente è necessario che le vibrazioni spontanee dello sterzo non diventino troppo ampie, dunque fastidiose per il conducente. A velocità molto basse ( ) una motocicletta è instabile a causa del capsize (Fig. 7-1). Al di sopra di tale velocità le motociclette entrano di solito in una zona stabile, tale da permettere al pilota di togliere le mani dal manubrio senza cadere. All'aumentare della velocità, i modi di weave, wobble e capsize possono diventare instabili, a seconda delle caratteristiche del veicolo, ed il pilota deve controllare l'instabilità di questi modi applicando una coppia al manubrio. Di solito, il modo di weave è poco smorzato o instabile alle alte velocità mentre il wobble è poco smorzato o instabile alle velocità medie. L'instabilità del capsize alle velocità medie ad alte non è molto significativa in quanto viene agevolmente controllata dal conducente.
In questo capitolo, si studieranno prima questi tre modi utilizzando modelli semplificati, e poi saranno studiati i modi nel piano e fuori dal piano di simmetria del motociclo a ttraverso un modello a 11 gradi di libertà. Alla fine, sarà presentato l'effetto della deformabilità del telaio e della mobilità del pilota sulla stabilità della motocicletta.

In questo capitolo vengono descritte le proprietà dinamiche di una motocicletta, come manovrabilità, maneggevolezza e stabilità direzionale. Manovrabilità e maneggevolezza descrivono l'abilità della motocicletta ad eseguire manovre complicate, e quanto difficilmente il pilota le compie. La stabilità direzionale, al contrario, consiste nella capacità della motocicletta di mantenere l'equilibrio in risposta a disturbi esterni, come una superficie stradale dissestata o raffiche di vento.