Czy lekkie koła pokonują lekką ramę?

Spisu treści:

Czy lekkie koła pokonują lekką ramę?
Czy lekkie koła pokonują lekką ramę?

Wideo: Czy lekkie koła pokonują lekką ramę?

Wideo: Czy lekkie koła pokonują lekką ramę?
Wideo: Why I'm Getting Rid of my Lightweight Meilensteins 2024, Marsz
Anonim

Czy koła to najlepsze komponenty do ulepszenia, jeśli chcesz zmniejszyć wagę roweru? Oddzielamy fakty od spinu

'Funt na kołach jest wart dwa na ramie', a przynajmniej tak mówią. Ta konwencjonalna mądrość rządziła podejściem do wyboru kół dla wielu rowerzystów – jeśli kiedykolwiek było miejsce na wyrzucenie gotówki na zgolenie kilku gramów, to właśnie na kołach.

Ale jak to często bywa z konwencjonalną mądrością, nie jesteśmy szczęśliwi, że tak to zostawiamy.

Pomysł, że waga zestawu kołowego jest ważniejsza niż jakakolwiek inna część roweru, opiera się na fakcie, że koła poruszają się bardziej niż jakakolwiek inna część roweru.

Andy Ruina, profesor inżynierii mechanicznej na Cornell University, ujmuje to po prostu: „Góra koła jedzie dwa razy szybciej niż rower. A przeciwny kierunek [spód koła] nie niweluje tej prędkości.

'W związku z tym ma dwa razy więcej energii kinetycznej, więc potrzebuje dwa razy więcej siły, aby go uruchomić i sprawia, że rower zwalnia dwa razy bardziej.

Waga a przyspieszenie

Waga jest tak ważna w wielkim schemacie ruchu roweru ze względu na jego związek z przyspieszeniem. Kiedy coś porusza się ze stałą prędkością, wszystkie siły popychające to i spowalniające są w równowadze.

Rozsądny wzrost masy nie będzie miał znaczenia, z wyjątkiem niewielkiego wzrostu tarcia lub oporu toczenia, jaki może spowodować.

Gdy jednak zwiększasz lub tracisz prędkość, obowiązuje drugie prawo Newtona: siła=masa x przyspieszenie. Więc im większą masz masę, tym więcej siły potrzebujesz, aby zwiększyć prędkość.

Dlaczego zatem ma znaczenie to, czy ciężar jest na kole, a nie na ramie?

Tutaj staje się to trochę skomplikowane dzięki bezwładności. Bezwładność to opór obiektu na zmianę jego ruchu – to jest powód, dla którego rozpędzanie roweru wymaga wysiłku nawet w pozbawionym tarcia wszechświecie.

Koła, rower i rowerzysta mają bezwładność, ale w przypadku kół efekt jest zwiększony, ponieważ się obracają.

Steve Williams, czołowy inżynier ds. dynamiki pojazdów w Lotusie, mówi: „W przypadku koła, ponieważ wokół obręczy rozłożona jest duża masa, w pewnej odległości od środka koła, co daje mu bezwładność. '

Ta bezwładność zasadniczo oznacza opór obracanego koła. Czasami nazywa się to momentem bezwładności obrotowej, ale dokładniej mówiąc momentem bezwładności.

Williams dodaje: „Ponieważ rower toczy się na kołach, musisz nie tylko szybciej pchać tę masę w powietrzu, ale także sprawić, by koło kręciło się szybciej. Bezwładność koła będzie opierać się wzrostowi prędkości obrotowej.”

Najważniejsze jednak jest to, że bezwładność jest określona przez odległość masy od środka obrotu: 'Moment bezwładności jest wypadkową masy znajdującej się w odległości od osi, wokół której jest obracana – w w przypadku koła jest to odległość masy od osi wrzeciona.'

Przejdź do sedna

Cała ta naukowa rozmowa prowadzi nas do sedna sprawy. Nie wystarczy powiedzieć, że ciężkie koło jest bardziej utrudnieniem niż ciężka rama, ponieważ wszystko zależy od tego, jak ten ciężar jest rozłożony na koło.

To zbyt proste stwierdzenie, że „funt na kołach jest wart dwa na ramie”. Profesor Jim Papadopoulis, autor Cycling Science, mówi: „Okazuje się, że odrobina masy na obwodzie jest liczona dwukrotnie, odrobina masy w środku szprychy 1,5 raza, a odrobina masy na piaście jest liczona dwukrotnie. liczone raz.'

Na tej podstawie powinniśmy dostosować frazę, aby powiedzieć, że „funt na felgach jest wart dwa na piastach”, ale Williams w Lotus jest sceptyczny co do stwierdzonych korzyści, jakie można uzyskać z lżejszych felg.

‘Widać, że zmniejszenie bezwładności koła ma korzystny wpływ na zmniejszenie masy nieobrotowej, ale jest bardzo małe. W rzeczywistości masa zaoszczędzona na obręczach kół będzie prawdopodobnie o mniej niż 10% bardziej korzystna niż ta sama masa zaoszczędzona na reszcie motocykla.”

Niektóre dość skomplikowane obliczenia pokazują, że przewaga pod względem przyspieszenia wynikająca z cięcia masy z obręczy kół wyniosłaby 0,9%, w przeciwieństwie do 0,8% w przypadku zmniejszenia masy z ramy.

Jeśli korzyści płynące ze zmniejszenia masy wirującej masy roweru są przedmiotem dyskusji, następnym obszarem do rozważenia są żyroskopy.

Zmień na lżejsze koła za mniej niż 500 funtów

Zdobywanie żyroskopu

Żyroskop to koło lub dysk, który obraca się wokół osi w taki sposób, że się stabilizuje. Dzieje się tak ze względu na działanie momentu pędu – gdy górny punkt koła zaczyna ściągać je w prawo, na przykład po obróceniu koła o pół obrotu, ten sam punkt koła jest do góry nogami i nagle popycha koło z powrotem w lewo.

Żyroskopowy efekt wirowania jest powodem, dla którego bączek pozostaje w pozycji pionowej, a także powodem, dla którego koła roweru odgrywają rolę w utrzymywaniu nas w pozycji pionowej.

Ponieważ żyroskop działa na tej podstawowej zasadzie sił kątowych, ciężar najbardziej zewnętrznej części koła ma największy wpływ na siłę stabilizującą koła. A więc, jeśli felga jest cięższa, na pewno może popchnąć koło z powrotem do góry z większą siłą?

Ruina na Cornell University maluje mroczny obraz naukowego konsensusu: „Nie ma ostatecznej odpowiedzi na pytanie, czy cięższa felga jest bardziej stabilna. Wydaje się jednak, że trend polega na tym, że większy żyroskop wydaje się bardziej stabilny.”

Wskazuje to, że cięższa felga, a nie ogólnie cięższe koło, może zapewnić większą stabilność.

Ale jest jeszcze jeden punkt do rozważenia. Williams mówi: „Kółko o większej bezwładności miałoby silniejszy efekt żyroskopowy, jednak istnieje drugi efekt żyroskopowy – im szybciej kierowana jest kierownica, tym większy opór żyroskopowy przy obracaniu. Tak duża bezwładność utrudnia skręcanie kierownicy i pochylanie się na rowerze.”

Ciężka obręcz sprawi, że będziesz bardziej stabilny podczas jazdy, ale może poświęcić typ zwinności, który umożliwia swobodniejsze i szybsze kierowanie.

Ruina jednak trochę się z tym nie zgadza. „Jeśli mówisz, że motocykl jest bardzo szybki w prowadzeniu, prawie na pewno ma to związek z geometrią motocykla i rozkładem masy w zespole kierowniczym” – mówi.

‘I pamiętaj, najbardziej wpływowym ciężarem związanym z pochylaniem się w kącie jesteś ty.

Ostatecznie, jeśli jesteś typem rowerzysty, który szuka niewielkich, stopniowych ulepszeń w osiągach swojego zestawu, powinieneś skupić się na znalezieniu najlżejszych felg, a nie najlżejszego koła ogólnego.

Albo możesz po prostu zrobić to, co robi reszta z nas i wybrać te, które wyglądają najfajniej.

Zalecana: