Являются ли колеса лучшими компонентами для обновления, если вы хотите снизить вес велосипеда? Мы отделяем факты от спины
«Фунт на колесах стоит двух на раме», по крайней мере, так говорят. Это общепринятое мнение определило подход к выбору колес для многих велосипедистов - если когда-либо и было место, где можно выплеснуть деньги, чтобы сбросить несколько граммов, так это на колеса..
Но, как это часто бывает с общепринятым мнением, мы далеко не счастливы останавливаться на этом.
Идея о том, что вес колесной пары важнее любой другой части велосипеда, основана на том факте, что колеса движутся больше, чем любая другая часть велосипеда.
Энди Руина, профессор машиностроения Корнелльского университета, формулирует это довольно просто: «Верхняя часть колеса движется в два раза быстрее, чем велосипед. И противоположное направление [нижняя часть колеса] не компенсирует эту скорость.
'Следовательно, у него в два раза больше кинетической энергии, поэтому требуется вдвое больше усилий, чтобы заставить его двигаться, и это заставляет велосипед замедляться в два раза больше'
Вес против ускорения
Вес настолько важен в общей схеме движения велосипеда из-за его связи с ускорением. Когда что-то движется с постоянной скоростью, все силы, толкающие и замедляющие его, находятся в равновесии.
Разумное увеличение веса не имеет значения, за исключением небольшого увеличения трения или сопротивления качению, которое может возникнуть.
При наборе или снижении скорости вступает в силу второй закон Ньютона: сила=масса x ускорение. Таким образом, чем больше у вас массы, тем больше силы вам нужно, чтобы набрать скорость.
Так почему же тогда какая разница, находится ли вес на колесе, а не на раме?
Вот где все становится немного сложнее, благодаря инерции. Инерция - это сопротивление объекта изменению его движения - это причина, по которой для ускорения велосипеда потребуются усилия даже во вселенной без трения.
Колеса, велосипед и водитель имеют инерцию, но с колесами эффект усиливается, потому что они вращаются.
Стив Уильямс, ведущий инженер Lotus по динамике транспортных средств, говорит: «В случае с колесом большая масса распределяется по ободу на некотором расстоянии от центра колеса, что придает ему инерцию. '
Эта инерция, по сути, означает сопротивление вращению колеса. Иногда его называют инерцией вращения, но точнее его называют моментом инерции.
Уильямс добавляет: «Поскольку велосипед катится на своих колесах, вам нужно не только быстрее толкать эту массу по воздуху, но и заставлять колесо вращаться быстрее». Инерция колеса будет сопротивляться увеличению скорости вращения».
Важно, однако, что инерция определяется расстоянием массы от центра вращения: «Момент инерции является результатом массы на расстоянии от оси, вокруг которой она вращается – в в случае колеса это расстояние массы от оси шпинделя.'
К делу
Все эти научные разговоры подводят нас к сути дела. Недостаточно сказать, что тяжелое колесо больше мешает, чем тяжелая рама, потому что все зависит от того, где этот вес распределяется на колесе.
Слишком упрощенно утверждать, что «фунт на колесах стоит двух на раме». Профессор Джим Пападопулис, автор книги «Наука о велоспорте», говорит: «Оказывается, часть массы прямо на окружности учитывается дважды, часть массы в центре спицы - в 1,5 раза, а часть массы на ступице учитывается дважды. считается один раз.'
На этом основании мы должны адаптировать фразу, чтобы сказать, что «фунт на ободах стоит два на ступицах», но Williams в Lotus скептически относится к заявленным преимуществам, которые можно получить за счет более легких дисков.
‘Мы видим, что уменьшение инерции колеса имеет положительный эффект по сравнению с уменьшением невращающейся массы, но он очень мал. На самом деле, масса, сэкономленная на ободах колес, скорее всего, будет менее чем на 10 % полезнее, чем такая же масса, сэкономленная на остальной части велосипеда».
Некоторые довольно сложные расчеты показывают, что преимущество с точки зрения ускорения при снятии веса с колесных дисков составит 0,9%, в отличие от 0,8% при снятии веса с рамы.
Если выгоды от уменьшения веса вращающейся массы на вашем велосипеде остаются открытыми для обсуждения, следующая область, которую следует рассмотреть, - это гироскопы.
Обновите до более легких колес менее чем за 500 фунтов стерлингов
Получение гироскопа
Гироскоп – это колесо или диск, который вращается вокруг оси таким образом, что стабилизируется. Это происходит из-за эффектов углового момента - когда верхняя точка колеса начинает тянуть его вниз вправо, например, после того, как колесо повернулось на пол-оборота, та же самая точка колеса оказывается перевернутой и внезапно толкает колесо. колесо обратно влево.
Гироскопический эффект вращения является причиной того, что волчок остается в вертикальном положении, и причиной, по которой велосипедные колеса играют роль в удержании нас в вертикальном положении.
Поскольку гироскоп работает по основному принципу угловых сил, вес в самой внешней части колеса оказывает наибольшее влияние на стабилизирующую силу колеса. Так что, если обод тяжелее, он может поднять колесо обратно с большей силой, не так ли?
Руина из Корнельского университета рисует мрачную картину научного консенсуса: «Нет однозначного ответа на вопрос, является ли более тяжелый обод более стабильным. Но тенденция такова, что больший гироскоп кажется более стабильным».
Таким образом, это намекает на то, что более тяжелый обод, а не колесо в целом, может обеспечить большую стабильность.
Но есть еще один аспект, на который стоит обратить внимание. Уильямс говорит: «Колесо с более высокой инерцией будет иметь более мощный гироскопический эффект, однако есть и второй гироскопический эффект - чем быстрее поворачивается руль, тем больше гироскопическое сопротивление повороту. Столь высокая инерция затрудняет поворот руля и наклон велосипеда».
Тяжелый обод сделает вас более устойчивым во время езды, но может пожертвовать маневренностью, которую может обеспечить более свободное и быстрое рулевое управление.
Руина немного не согласен. «Если вы говорите, что байк кажется очень быстрым при управлении, почти наверняка это связано с геометрией байка и распределением массы в рулевом узле», - говорит он.
‘И помните, что самый влиятельный вес, участвующий в том, чтобы забиться в угол, - это вы’
В конце концов, если вы относитесь к тому типу райдеров, которые ищут крошечные постепенные улучшения в производительности своего комплекта, вам следует сосредоточиться на поиске самых легких ободов, а не самого легкого колеса в целом.
Или вы могли бы просто делать то, что делают все остальные, и выбирать те, которые выглядят круче.
