Колелата ли са най-добрите компоненти за надграждане, ако искате да спестите тегло на велосипеда? Ние отделяме фактите от въртенето
„Паунд върху колелата струва два върху рамката“, или поне така казват. Тази конвенционална мъдрост ръководи подхода към избора на колело за много велосипедисти – ако някога е имало къде да пръскаш парите, за да свалиш няколко грама, това са колелата.
Но както често се случва с конвенционалната мъдрост, далеч не сме щастливи да го оставим така.
Идеята, че теглото на колоосите е по-важно от всяка друга част на велосипеда, се основава на факта, че колелата се движат повече от всяка друга част на велосипеда.
Анди Руйна, професор по машинно инженерство в университета Корнел, го казва съвсем просто: „Горната част на колелото се движи два пъти по-бързо от велосипеда. И противоположната посока [долната част на колелото] не отменя тази скорост.
'Следователно той има два пъти повече кинетична енергия, така че е необходима два пъти повече сила, за да го задвижи и кара мотоциклета да забавя два пъти повече.'
Тегло срещу ускорение
Теглото е толкова важно в голямата схема на движението на велосипеда поради връзката му с ускорението. Когато нещо се движи с постоянна скорост, всички сили, които го тласкат и забавят, са в равновесие.
Разумното увеличение на теглото няма да има значение, с изключение на всяко леко увеличение на триенето или съпротивлението при търкаляне, което може да причини.
Когато набирате или губите скорост обаче, вторият закон на Нютон влиза в сила: сила=маса x ускорение. Така че колкото повече маса имате, толкова повече сила ви трябва, за да наберете скорост.
И така, защо тогава има грам разлика дали тежестта е върху колело, а не върху рамка?
Ето къде става малко сложно, благодарение на инерцията. Инерцията е съпротивлението на даден обект срещу промяна в неговото движение – това е причината, поради която ще са необходими усилия за ускоряване на велосипед дори във вселената без триене.
Колелата, велосипедът и ездачът имат инерция, но с колелата ефектът се увеличава, защото те се въртят.
Стив Уилямс, най-добрият инженер по динамиката на автомобила на Lotus, казва: „В случай на колело, тъй като имате много маса, разпределена около ръба, на известно разстояние от центъра на колелото, това му придава инерция. '
Тази инерция по същество означава съпротивление на колелото, което се върти. Понякога се нарича инерция на въртене, но по-точно се нарича момент на инерция.
Уилямс добавя: „Тъй като велосипедът се търкаля на колелата си, вие не само трябва да избутате тази маса във въздуха по-бързо, но също така трябва да накарате колелото да се върти по-бързо. Инерцията на колелото ще устои на увеличаването на скоростта на въртене.“
Решаващо обаче е, че инерцията се определя от разстоянието на маса от центъра на въртене: „Инерционният момент е резултат от маса на разстояние от оста, около която се върти – в в случай на колело това е разстоянието на масата от оста на шпиндела.'
Стигнете до точката
Всички тези научни разговори ни довеждат до същината на въпроса. Не е достатъчно да се каже, че тежкото колело е по-скоро пречка, отколкото тежката рамка, защото всичко зависи от това къде е разпределено това тегло върху колелото.
Твърде опростено е да се твърди, че „един паунд върху колелата струва два върху рамката“. Професор Джим Пападопулис, автор на Cycling Science, казва: „Излиза, че част от масата точно в обиколката се брои два пъти, част от масата в центъра на спицата 1,5 пъти и малко маса в главината се брои преброено веднъж.'
На тази основа трябва да адаптираме фразата, за да кажем, че „един паунд върху джантите струва два върху главините“, но Уилямс от Lotus е скептичен относно заявените печалби, които могат да бъдат постигнати от по-леки джанти.йени
‘Виждаме, че намаляването на инерцията на колелото има благоприятен ефект спрямо намаляването на невъртящата се маса, но той е много малък. В действителност, спестената маса от джантите на колелата вероятно ще бъде с по-малко от 10% по-полезна от същата маса, спестена от останалата част от велосипеда.“
Някои доста сложни изчисления разкриват, че предимството по отношение на ускорението от намаляване на теглото от джантите ще бъде 0,9%, за разлика от 0,8% при намаляване на теглото от рамката.
Ако ползите от намаляването на теглото на въртящата се маса на вашия велосипед са открити за обсъждане, следващата област, която трябва да разгледате, е жироскопията.
Надградете до няколко по-леки колела за под £500
Получаване на жироскоп с него
Жироскопът е колело или диск, който се върти около ос по такъв начин, че да се стабилизира. Това се дължи на ефектите на ъгловия импулс – когато горната точка на колелото започне да го дърпа надолу надясно, например, след като колелото се е завъртяло на половин оборот, същата тази точка на колелото е с главата надолу и внезапно натиска колело назад наляво.
Жироскопичният ефект на въртенето е причината, поради която въртящият се топ остава изправен, и причината, поради която колелата на велосипеда играят роля в поддържането ни изправени.
Тъй като жироскопът работи на този основен принцип на ъгловите сили, теглото в най-външната част на колелото е най-влиятелно върху стабилизиращата сила на колелото. Така че, ако една джанта е по-тежка, тя може да избута колелото обратно изправено с по-голяма сила, със сигурност?
Ruina от университета Корнел рисува мътна картина на научния консенсус: „Няма категоричен отговор дали по-тежката джанта е по-стабилна. Но тенденцията изглежда е, че по-големият жироскоп се чувства по-стабилен.“
Така че това подсказва, че по-тежка джанта, а не цялостно по-тежко колело, може да предложи повече стабилност.
Но има и друг ъгъл, който трябва да се вземе предвид. Уилямс казва: „Колело с по-висока инерция би имало по-мощен жироскопичен ефект, но има втори жироскопичен ефект – колкото по-бързо се управлява кормилото, толкова по-голямо е жироскопичното съпротивление при завъртане. Толкова високата инерция затруднява завъртането на кормилото и накланянето на мотора.“
Тежката джанта ще ви направи по-стабилни, докато карате, но може да пожертва типа пъргавина, която може да позволи по-свободното и по-бързо управление.
Руина обаче леко не е съгласна. „Ако казвате, че мотоциклетът се чувства много бърз при управление, почти със сигурност това е свързано с геометрията на велосипеда и разпределението на масата в кормилния механизъм“, казва той.
‘И не забравяйте, че най-влиятелната тежест, участваща в огъването в ъгъла, сте вие.’
В крайна сметка, ако сте от типа колоездачи, които търсят малки постепенни подобрения в производителността на вашия комплект, трябва да се съсредоточите върху намирането на най-леките джанти, а не върху най-лекото цяло колело.
Или можете просто да направите това, което правим останалите от нас, и да изберете тези, които изглеждат най-готините.
