Sú kolesá najlepšími komponentmi na upgrade, ak chcete ušetriť na bicykli? Oddeľujeme fakty od rotácie
„Libra na kolesách stojí dve na ráme“, alebo sa to tak hovorí. Táto konvenčná múdrosť ovládala prístup k výberu kolies u mnohých cyklistov – ak niekedy existovalo miesto, kde by sa dalo oholiť pár gramov peňazí, boli to kolesá.
Ale ako to často býva s konvenčnou múdrosťou, ani zďaleka nie sme radi, keď to necháme tak.
Myšlienka, že hmotnosť dvojkolesia je dôležitejšia ako akákoľvek iná časť bicykla, spočíva na skutočnosti, že kolesá sa pohybujú viac ako ktorákoľvek iná časť bicykla.
Andy Ruina, profesor strojného inžinierstva na Cornell University, to vyjadril celkom jednoducho: „Horná časť kolesa ide dvakrát rýchlejšie ako bicykel. A opačný smer [spodná časť kolesa] túto rýchlosť nezruší.
'V dôsledku toho má dvakrát toľko kinetickej energie, takže na to, aby sa rozbehol, je potrebná dvakrát väčšia sila a bicykel sa vďaka tomu spomalí dvakrát toľko.‘
Hmotnosť vs zrýchlenie
Hmotnosť je taká dôležitá vo veľkej schéme pohybu na bicykli kvôli jej vzťahu so zrýchlením. Keď sa niečo pohybuje konštantnou rýchlosťou, všetky sily, ktoré to tlačia a spomaľujú, sú v rovnováhe.
Primerané zvýšenie hmotnosti nebude znamenať žiadny rozdiel, s výnimkou mierneho zvýšenia trenia alebo valivého odporu, ktoré môže spôsobiť.
Pri zvyšovaní alebo strate rýchlosti však vstúpi do platnosti druhý Newtonov zákon: sila=hmotnosť x zrýchlenie. Takže čím väčšiu hmotnosť máte, tým väčšiu silu potrebujete na zvýšenie rýchlosti.
Tak prečo je potom rozdiel v tom, či je hmotnosť na kolese a nie na ráme?
Tu sa to trochu skomplikuje vďaka zotrvačnosti. Zotrvačnosť je odpor objektu voči zmene jeho pohybu – to je dôvod, prečo by bolo potrebné vyvinúť úsilie na zrýchlenie bicykla aj vo vesmíre bez trenia.
Kolesá, bicykel aj jazdec majú zotrvačnosť, ale s kolesami je efekt ešte zväčšený, pretože sa otáčajú.
Steve Williams, špičkový inžinier pre dynamiku vozidiel Lotusu, hovorí: „V prípade kolesa je veľa hmoty rozložené okolo ráfika v určitej vzdialenosti od stredu kolesa, čo mu dáva zotrvačnosť. '
Táto zotrvačnosť v podstate znamená odpor voči otáčaniu kolesa. Niekedy sa to nazýva rotačná zotrvačnosť, ale presnejšie sa to označuje ako moment zotrvačnosti.
Williams dodáva: „Pretože sa bicykel valí na kolesách, musíte nielen tú hmotu rýchlejšie tlačiť vzduchom, ale musíte aj rýchlejšie otáčať koleso. Zotrvačnosť kolesa bude odolávať zvýšeniu rýchlosti otáčania.‘
Zásadné však je, že zotrvačnosť je určená vzdialenosťou hmoty od stredu rotácie: „Moment zotrvačnosti je výsledkom hmoty vo vzdialenosti od osi, okolo ktorej sa otáča – v v prípade kolesa je to vzdialenosť hmoty od osi vretena.“
Prejdite k veci
Celá táto vedecká prednáška nás privádza k jadru veci. Nestačí povedať, že ťažké koleso je viac prekážkou ako ťažký rám, pretože všetko závisí od toho, kde je na kolese rozložená hmotnosť.
Je príliš zjednodušené tvrdiť, že „libra na kolesách stojí dve na ráme“. Profesor Jim Papadopoulis, autor cyklistickej vedy, hovorí: „Vychádza to tak, že kúsok hmoty priamo na obvode sa počíta dvakrát, kúsok hmoty v strede lúča 1,5-krát a kúsok hmoty v strede sa započítava. započítané raz.'
Na tomto základe by sme mali prispôsobiť frázu tak, že „libra na ráfikoch má hodnotu dvoch na nábojoch“, ale Williams v Lotuse je skeptický, pokiaľ ide o uvedené zisky z ľahších ráfikov.
„Vidíme, že zníženie zotrvačnosti kolesa má priaznivý vplyv na zníženie nerotujúcej hmoty, ale je veľmi malé. V skutočnosti bude hmotnosť ušetrená ráfikmi kolies pravdepodobne o menej ako 10 % užitočnejšia ako rovnaká hmotnosť ušetrená zvyškom bicykla.‘
Niektoré dosť zložité výpočty odhaľujú, že výhoda, pokiaľ ide o zrýchlenie zo zníženia hmotnosti z ráfikov kolies, by bola 0,9%, v porovnaní s 0,8% pri znížení hmotnosti z rámu.
Ak je možné diskutovať o výhodách zo zníženia hmotnosti rotujúcej hmoty na bicykli, ďalšou oblasťou, ktorú treba zvážiť, je gyroskop.
Inovujte na ľahšie kolesá za menej ako 500 £
Pomocou gyra
Gyroskop je koleso alebo disk, ktorý sa otáča okolo osi takým spôsobom, že sa sám stabilizuje. Je to kvôli účinkom momentu hybnosti – keď ho napríklad horný bod kolesa začne ťahať nadol doprava, napríklad keď sa koleso pootočí o pol otáčky, ten istý bod kolesa je hore nohami a náhle stlačí koleso späť doľava.
Gyroskopický efekt točenia je dôvodom, prečo vretenica zostáva vo vzpriamenej polohe, a dôvodom, prečo kolesá bicykla zohrávajú úlohu pri udržiavaní zvislej polohy.
Pretože gyroskop funguje na tomto základnom princípe uhlových síl, hmotnosť na vonkajšej strane kolesa má najväčší vplyv na stabilizačnú silu kolesa. Takže, ak je ráfik ťažší, môže tlačiť koleso späť vzpriamene väčšou silou, určite?
Ruina na Cornell University vykresľuje nejasný obraz vedeckého konsenzu: „Neexistuje definitívna odpoveď na to, či je ťažší ráfik stabilnejší. Zdá sa však, že trend je taký, že väčší gyroskop je stabilnejší.‘
To naznačuje, že väčšiu stabilitu by mohol ponúknuť ťažší ráfik, a nie celkovo ťažšie koleso.
Je však potrebné zvážiť aj iný uhol pohľadu. Williams hovorí: „Koleso s vyššou zotrvačnosťou by malo silnejší gyroskopický efekt, je tu však aj druhý gyroskopický efekt – čím rýchlejšie sú riadidlá riadené, tým väčší je gyroskopický odpor pri otáčaní. Tak vysoká zotrvačnosť sťažuje otáčanie riadidiel a nakláňanie bicykla.‘
Vďaka ťažkému ráfiku budete pri jazde stabilnejší, no môže obetovať agilitu, ktorú by vám umožnilo voľnejšie a rýchlejšie riadenie.
Ruina však mierne nesúhlasí. „Ak poviete, že sa bicykel pri ovládaní cíti veľmi rýchlo, takmer určite to súvisí s geometriou bicykla a rozložením hmoty v zostave riadenia,“hovorí.
‘A pamätajte, že najvplyvnejšou váhou pri nakláňaní sa do kúta ste vy.‘
Nakoniec, ak ste ten typ jazdca, ktorý hľadá drobné postupné vylepšenia výkonu vašej súpravy, mali by ste sa zamerať na nájdenie najľahších ráfikov a nie na najľahšie koleso ako celok.
Alebo môžete jednoducho robiť to, čo robíme my ostatní, a vybrať si tie, ktoré vyzerajú najlepšie.
