Veľkú debatu o kole sme ukončili tým, že sme vytiahli prírodovedné učebnice
Na trhu je ohromujúce množstvo kolies, z ktorých väčšina tvrdí, že budete rýchlejší a efektívnejší. Mnohí robia veľkú vec v tom, aké sú ľahké, ale len zriedka vysvetlia, kde sa na kolese nachádza väčšina hmoty: náboj alebo ráfik?
To nás prinútilo zamyslieť sa. Ak by ste mali dve kolesá s rovnakou celkovou hmotnosťou a dizajnom, ale jedno by malo väčšiu váhu v náboji a druhé na ráfiku, čo by vás zrýchlilo počas priemernej jazdy? Je čas znova vydať staré učebnice fyziky.
Začnime zotrvačnosťou. Moment zotrvačnosti funguje na princípe, že hmota ďalej od stredu rotácie sa otáča ťažšie ako hmota v blízkosti stredu rotácie. V cyklistike to prvé samozrejme znamená ráfik, to druhé náboj. Druhý Newtonov pohybový zákon vo vzťahu k rotujúcim objektom hovorí α=t/i, kde α je rotačné zrýchlenie, t je čistý krútiaci moment a i je moment zotrvačnosti. Inými slovami, čím vyššia je zotrvačnosť, tým pomalšie je zrýchlenie pri rovnakom krútiacom momente.
Marco Arkesteijn, športový a cvičebný vedec na Univerzite Aberystwyth, poskytuje ďalší spôsob, ako pochopiť zotrvačnosť: „Zvážte krasokorčuliara, ktorý rotuje na mieste s roztiahnutými rukami. Otáčajú sa okolo stredu tela – časti, ktorá je nehybná. Toto je ich stred otáčania. Zastrčením rúk do tela zvýšia rýchlosť otáčania. Robia to, že zmenšujú hmotnosť, ktorá je najďalej od stredu otáčania, čím sa znižuje zotrvačnosť. Keďže energia v systéme je konštantná, ich uhlová rýchlosť sa zvyšuje.‘
Skrátka, zdá sa, že nižšia hmotnosť na ráfiku sa rovná rýchlejšiemu zrýchleniu, pretože na dosiahnutie danej rýchlosti vyžaduje menej energie. Výhodu toho môžete vidieť, keď vyrážač ako Philippe Gilbert šprintuje do krátkeho stúpania – scenár, ktorý je overený na ceste. Produktový manažér Mavic, Maxime Brunand, vykonal experiment, v ktorom pridal 50 g k dvom súpravám kolies – na ráfik na jednej sade, na náboji na druhej – a mal výkon jazdca až 500 wattov pri 10 % sklone a uvidíte. ako dlho im trvalo dosiahnuť rýchlosť 20 km/h. „Kolesu s pridanou hmotnosťou ráfika trvalo päťkrát dlhšie, kým dosiahlo rýchlosť 20 km/h, ako keď bol rovnaký ráfik použitý na rovine,“hovorí. „Pri použití kolies s pridanou hmotnosťou na náboji trvalo dosiahnutie ekvivalentnej horizontálnej rýchlosti len štyrikrát dlhšie. V kopcoch sa zotrvačnosť stáva dôležitejšou.“Francúzsky tím tiež poznamenal, že na rovine „bolo ľahšie udržať rýchlosť“pomocou kolies s extra hmotnosťou na ráfiku.
Efekt zotrvačníka
To nás privádza k efektu zotrvačníka. Mohol by ťažší veniec preniesť hybnosť pre jazdca po dosiahnutí rýchlosti, rovnako ako koleso lokomotívy nesie hybnosť pre parný stroj? Ondrej Sosenka prekonal v roku 2005 hodinový rekord na 49,7 km. Český jazdec bol jedným z najväčších jazdcov, ktorí kedy profesionálne pretekali, vážil 90 kg a meral dva metre. Jeho rekordný bicykel vážil 9,8 kg vrátane zadného kolesa s hmotnosťou 3,2 kg – dôvodom bolo, tvrdil Sosenka, že kým ťažšiemu kolesu trvalo dlhšie, kým dosiahne maximálnu rýchlosť, bolo ľahšie sa tam udržať. Na druhej strane, Eddy Merckx sa pri pretekaní na trati veľmi snažil, aby bol celý bicykel čo najľahší.
Kto má teda pravdu? „V niektorých prípadoch môže mierne ťažšie koleso na ráfiku viesť k rýchlejšiemu času, napríklad na rovnej trati,“hovorí Paul Lew, riaditeľ inovácií v Reynolds Wheels. „Môže to byť prospešné aj pre cyklistu, ktorý vynakladá väčšinu svojej energie na zošliapnutie pedálu. Ťažšie koleso môže pomôcť doplniť chýbajúcu silu v zadnej a hornej časti kadencie tým, že prenesie hybnosť kolesa až po zdvih.‘
Oplatí sa teda Sirovi Bradovi naložiť do ráfika olovo, keď sa v júni pokúšal o rekordnú hodinu? A čo pre bežných jazdcov na cestách? „Aj keď je pravda, že trochu ťažšie koleso môže viesť k rýchlejšiemu času na úplne rovnej trati, toto je výnimka, nie pravidlo,“hovorí Lew. Pri väčšine cestných jázd sa pridaná hmotnosť ukáže skôr ako prekážka ako výhoda: „V konečnom dôsledku hybnosť generovaná kolesom využívaným na vytvorenie efektu zotrvačníka na zvýšenie rýchlosti stojí cyklistu draho. Cyklista si uvedomí menšiu návratnosť a úžitok, ako je cena vynaloženého úsilia. Náklady neprevážia zisk.’
A čo menšie kolesá?
Zdá sa, že efekt zotrvačníka ťažkých ráfikov sa vypláca len za veľmi špecifických okolností, zatiaľ čo zníženie hmotnosti ráfikov môže mať skutočné výhody pri každom stúpaní alebo zrýchľovaní. A pretože zotrvačnosť sa zvyšuje, čím ďalej je hmotnosť od náboja, existuje nejaký argument, aby sme všetci používali menšie kolesá 650c namiesto obvyklých 700c? Bol to trend zaznamenaný v triatlone na začiatku až polovici 90. rokov a výskum ukázal 8% úsporu hmotnosti pri použití takéhoto kolesa.
„Myslím si, že akákoľvek výhoda je negovaná niekoľkými faktormi vrátane pohodlia,“hovorí Arkesteijn. „Hluk z cesty je intenzívnejší kvôli menšiemu polomeru.“Koleso 650c sa tiež musí otáčať viac ako 700c (510 otáčok na kilometer v porovnaní s približne 475), čo znamená väčšie trenie. „Väčší jazdec bude cítiť tento bzukot ešte intenzívnejšie vďaka svojej pridanej hmotnosti,“pokračuje Arkesteijn. S čím nič z toho samozrejme nepočíta, je aerodynamika. Ťažší ráfik môže ponúknuť výhody, ak sa táto hmotnosť použije na vytvorenie lepšieho tvaru na vyrezávanie vo vzduchu. „Ak ste veľká jednotka a dokážete udržať rýchlosť do kopca, ťažší ráfik je pre vás menšou nevýhodou, pretože si užijete väčší aerodynamický efekt,“hovorí Jonathan Day zo Strada Handbuilt Wheels.‚Ak však máš 62 kg a vynikáš v stúpaní, chceš niečo ľahké na ráfiku, aby si maximalizoval svoju rýchlosť do kopca.‘
V konečnom dôsledku však väčšina ľudí nemá na výber celý rad kolies, ktoré by vyhovovali každému typu jazdy a stavu vozovky. Takže, okrem veľmi špecifických okolností a perfektných podmienok, ľahšie ráfiky sú vo všeobecnosti lepšie na maximalizáciu vašej rýchlosti a potešenia. A napriek bolesti, ktorá trhá pľúca a prúdom potu, o tom je bicyklovanie.
