A kerekek a legjobb fejlesztendő alkatrészek, ha súlyt szeretne megtakarítani a kerékpáron? Elválasztjuk a tényeket a pörgéstől
'Egy font a kerekeken kettőt ér a vázon', legalábbis így mondják. Ez a hagyományos bölcsesség vezérelte sok kerékpáros kerékválasztásának megközelítését – ha valaha is volt hova fröcskölni a pénzt néhány gramm borotválkozáshoz, az a kerekek.
De ahogy az a hagyományos bölcsességnél lenni szokott, messze nem vagyunk boldogok, ha ennyiben hagynánk.
Az az elképzelés, hogy a kerékpár súlya fontosabb, mint a kerékpár bármely más alkatrésze, azon a tényen alapul, hogy a kerekek jobban mozognak, mint a kerékpár bármely más része.
Andy Ruina, a Cornell Egyetem gépészmérnök professzora egészen egyszerűen fogalmaz: „A kerék teteje kétszer olyan gyorsan megy, mint a kerékpár. És az ellenkező irány [a kerék alja] nem törli ezt a sebességet.
'Következésképpen kétszer akkora mozgási energiája van, így kétszer akkora erőre van szükség az induláshoz, és ez kétszer annyit lassít a kerékpáron.’
Súly és gyorsulás
A súly a gyorsulással való kapcsolata miatt annyira fontos a kerékpáros mozgás nagy rendszerében. Ha valami állandó sebességgel mozog, akkor az azt nyomó és lassító összes erő egyensúlyban van.
Az ésszerű súlynövekedés nem okoz változást, kivéve az esetlegesen okozott súrlódás vagy gördülési ellenállás enyhe növekedését.
A sebesség növelésekor vagy elvesztésekor Newton második törvénye lép életbe: erő=tömeg x gyorsulás. Tehát minél nagyobb a tömege, annál nagyobb erőre van szüksége a sebesség növeléséhez.
Akkor miért számít egy cseppnyi különbségnek, hogy a súly a keréken van-e, nem pedig a vázon?
Itt a tehetetlenségnek köszönhetően kissé bonyolulttá válik. A tehetetlenség egy tárgy ellenállása a mozgásában bekövetkezett változással szemben – ez az oka annak, hogy még egy súrlódásmentes univerzumban is erőfeszítésbe kerülne egy kerékpár felgyorsítása.
A kerekek, a kerékpárok és a motorosok tehetetlenségi nyomatékkal rendelkeznek, de a kerekeknél a hatás felerősödik, mert forognak.
Steve Williams, a Lotus vezető járműdinamikai mérnöke azt mondja: „A kerék esetében, mivel nagy tömeg oszlik el a felni körül, bizonyos távolságra a kerék közepétől, ez tehetetlenséget ad neki. '
Ez a tehetetlenség lényegében a kerék forgásával szembeni ellenállást jelenti. Néha forgási tehetetlenségnek is nevezik, de pontosabban tehetetlenségi nyomatéknak nevezik.
Williams hozzáteszi: „Mivel a bicikli a kerekein gördül, nemcsak gyorsabban kell átnyomnia a tömeget a levegőben, hanem gyorsabban kell körbejárnia a kereket is. A kerék tehetetlensége ellenáll a forgási sebesség növekedésének.’
Lényeges azonban, hogy a tehetetlenséget a tömegnek a forgásközépponttól való távolsága határozza meg: „A tehetetlenségi nyomaték annak a tömegnek az eredménye, amely bizonyos távolságra van attól a tengelytől, amely körül forog. kerék esetében ez a tömeg távolsága az orsó tengelyétől.'
Térj a lényegre
Ez a tudományos beszéd elvezet minket a dolog lényegéhez. Nem elég azt mondani, hogy egy nehéz kerék inkább akadály, mint egy nehéz váz, mert minden attól függ, hogy ez a súly hol oszlik el a keréken.
Túl leegyszerűsítő azt állítani, hogy „egy font a kerekeken kettőt ér a vázon”. Jim Papadopoulis professzor, a Cycling Science szerzője azt mondja: „Az a helyzet, hogy a kerületen lévő tömeget kétszer számolják, a küllő közepén lévő tömeget 1,5-szer, és a kerékagynál lévő tömeget. egyszer számítva.'
Ezen az alapon módosítanunk kell a kifejezést, hogy „egy font a felniken kettőt ér a kerékagyakon”, de a Williams a Lotusnál szkeptikus a könnyebb felnikkel elérhető előnyökkel kapcsolatban.
‘Látható, hogy a kerék tehetetlenségének csökkentése jótékony hatással van a nem forgó tömeg csökkentésére, de ez nagyon kicsi. A valóságban a kerekek felnijétől megtakarított tömeg valószínűleg 10%-kal kevesebb, mint a kerékpár többi részéből megtakarított tömeg.’
Néhány meglehetősen összetett számítás azt mutatja, hogy a keréktárcsákról levágott tömegből származó gyorsulási előny 0,9% lenne, szemben a vázról levágott súly 0,8%-ával.
Ha a kerékpáron lévő forgó tömeg súlyának csökkentésével elért nyereség vita tárgyát képezi, a következő terület, amelyet figyelembe kell venni, a giroszkóp.
Frissítés néhány könnyebb kerékre 500 GBP alatt
Giroszkóp beszerzése vele
A giroszkóp egy kerék vagy tárcsa, amely egy tengely körül úgy forog, hogy stabilizálja magát. Ez a szögimpulzus hatásai miatt van így – ahogy a kerék felső pontja elkezdi lefelé húzni jobbra, például ha a kerék elfordult egy fél fordulatot, a kerék ugyanezen pontja fejjel lefelé fordul, és hirtelen megnyomja a kerék vissza balra.
A pörgés giroszkópos hatása az oka annak, hogy a forgólap függőlegesen marad, és ezért a kerékpár kerekei szerepet játszanak abban, hogy függőlegesen tartsunk.
Mivel a giroszkóp a szögerők ezen az alapelvén működik, a kerék legkülső részének súlya befolyásolja leginkább a kerék stabilizáló erejét. Tehát ha egy felni nehezebb, akkor erősebb erővel függőlegesen visszatolhatja a kereket, biztosan?
Ruina a Cornell Egyetemen homályos képet fest a tudományos konszenzusról: „Nincs végleges válasz arra, hogy a nehezebb felni stabilabb-e. De úgy tűnik, hogy a tendencia az, hogy egy nagyobb giroszkóp stabilabbnak tűnik.’
Ez arra utal, hogy egy nehezebb felni nagyobb stabilitást nyújthat, mint egy összességében nehezebb kerék.
De van egy másik szempont is, amelyet figyelembe kell venni. A Williams szerint „Egy nagyobb tehetetlenségi nyomatékú kerék erősebb giroszkópos hatást fejt ki, azonban van egy második giroszkópos hatás is – minél gyorsabban kormányozzák a kormányt, annál nagyobb a giroszkópos ellenállás az elfordulással szemben. A nagy tehetetlenség megnehezíti a kormány elfordítását és a kerékpár megdöntését.’
A nehéz felni stabilabbá teszi vezetés közben, de feláldozhatja azt a mozgékonyságot, amelyet a szabadabb, gyorsabb kormányzás tesz lehetővé.
Ruina azonban kissé nem ért egyet. "Ha azt mondod, hogy egy kerékpár nagyon gyorsnak tűnik, amikor kezelni kell, akkor ez szinte biztos, hogy a kerékpár geometriájához és a kormányszerelvény tömegeloszlásához kapcsolódik" - mondja.
‘És ne feledd, a sarokba dőlés legbefolyásosabb súlya te vagy.’
Végül, ha Ön az a fajta motoros, aki apró, fokozatos fejlesztéseket keres készlete teljesítményében, akkor a legkönnyebb keréktárcsa helyett a legkönnyebb felnik keresésére kell összpontosítania.
Vagy csináld azt, amit mi, és a legmenőbben néz ki.
