De ce reducerea greutății bicicletei afectează atât de mult viteza
Încerc să înțeleg fizica greutății bicicletei. Tocmai am trecut de la o bicicletă de curse de 11 kg la una de 8 kg (evident că există mult mai mulți factori și diferențe între cele două biciclete decât greutatea) și am găsit avantajul reducerii greutății. Cu toate acestea, nu sunt sigur că înțeleg.
De exemplu, să presupunem că greutatea mea totală este de 8 + 75 cu o greutate totală de 83 kg. Diferența dintre aceasta și 86 kg este minimă, dar pare să facă o diferență dincolo de ceea ce m-aș aștepta.
Să presupunem că aș putea echilibra greutatea totală purtând un rucsac sau un pachet de bidon/șa deosebit de greu, astfel încât greutatea totală să fie aceeași. De ce bicicleta mai ușoară pare întotdeauna mai rapidă?
Am citit ceva despre masa de rotație care pare să sugereze că nu are atât de mult de-a face cu greutatea combinată pe cât este percepută de gravitație, ci cu forța de ridicare echivalentă a părților în mișcare, și anume roțile, și este de fapt este greutatea roții, acesta este factorul principal, deoarece trebuie să ridicați jumătate din roată pentru a crea un impuls înainte. Este acesta un efect de giroscop: cu cât este mai ușor să rotiți roata, cu atât merge mai repede?
Cele două probleme principale cu o bicicletă pe un teren plan sunt rezistența la rulare a anvelopelor și rezistența la vânt a bicicletei și a călărețului.
În general, o anvelopă cu o presiune mai mare va avea o rezistență la rulare mai mică până la un moment dat, la fel ca o anvelopă cu un profil mai neted. Lățimea anvelopei joacă, de asemenea, un rol, dar mai ales în ceea ce privește modul în care afectează presiunea și banda de rulare.
Rezistența la vânt este influențată de lățimea anvelopei, numărul de spițe, dimensiunea tubului și poziția șoferului. În general, cu cât o bicicletă este mai „furioasă”, cu atât este mai mică lățimea anvelopei și numărul de spițe, iar poziția călărețului devine mai fragilă (și, prin urmare, mai aerodinamică). Dimensiunea țevii de obicei nu variază foarte mult (și poate crește de fapt dacă utilizați oțel-> aluminiu-> carbon). Cu toate acestea, acest efect este mic și diferențele subtile în proiectarea cadrelor pot fi mai semnificative.
De asemenea, pot exista schimbări ergonomice - de ex. B. poziția de conducere mai predispusă, deși mai obositoare, este adesea puțin mai bună pentru performanțe maxime.
Calitatea stocării joacă cu greu un rol. Chiar și rulmenții ieftini au pierderi foarte mici, iar diferența de tracțiune dintre aceștia și rulmenții de vârf este puțin probabil să fie măsurabilă. (Diferența mai mare constă în durabilitate.)
Greutatea bicicletei intră în ecuație doar atunci când trebuie să „urcați” (și într-o măsură foarte mică pentru rezistența la rulare), dar, desigur, este rar ca o rută să nu urce/să coboare aproximativ 0,5% de cele mai multe ori . Acest 0,5% crește puterea necesară pentru a menține o viteză constantă pe un curs mort cu aproximativ 10%. Cu toate acestea, diferența de 3 kg dintre cele două motociclete de mai sus ar fi de aproximativ 0,4% diferență de performanță pe această înclinație de 0,5%.
O parte din fizică este simplă. Pentru a muta un obiect de masă m pe o pantă, este necesară o sarcină de lucru proporțională cu greutatea. Aceasta este masa de ori accelerarea gravitațională ori deplasarea W = mgd. Deci, este nevoie de mai multă muncă pentru bicicleta mai grea. De asemenea, este nevoie de mai multă putere medie pentru ao crește în aceeași creștere într-o perioadă stabilită de timp.
Dar dacă în experimentul dvs. cu aceleași greutăți, atunci acest efect fizic nu este acolo, este doar percepție sau un alt fenomen fizic. Acest lucru se limitează și la alpinism.
Accelerația unghiulară a roților este un factor de accelerare. La aplicarea cuplului pentru a crește viteza unghiulară a roții, momentul de inerție este un factor. Aceasta este în esență o facturare a câtă masă și cât de departe este de axă. Imaginați-vă un patinator care se învârte cu brațele întinse și apoi vă atrage pentru a vă roti mai repede. Gravitatea pe roți este o considerație separată descrisă mai sus.
Un alt fenomen fizic ar putea fi rezistența la aer. În cele mai simple modele, aceasta este proporțională cu aria secțiunii transversale, pătratul vitezei și coeficientul de tracțiune. Unii spun că o bicicletă mai grea, cu performanțe aerodinamice mai bune, va funcționa mai eficient în general. Având în vedere greutatea combinată cu șoferul, acest lucru ar putea fi adevărat la viteze suficiente.
În cele din urmă, bicicleta mai ușoară poate avea o serie de factori de reglare care o fac mai ușoară și mai eficientă pentru dvs. Potrivirea poate chiar să vă pună într-o poziție mai aerodinamică avantajoasă. Dar te vei simți mai bine pe o bicicletă montată corespunzător.
Încercați noua bicicletă cu roțile vechi și o geantă încărcată. Dacă tot se simte mai repede, trebuie să fie pentru că ți se potrivește mai bine.
Următoarea este știința junk:
Frecția dinamică pe suprafețe în mișcare intră în joc - aș spune că componenta de 8 kg are o calitate mai bună și, prin urmare, rulmenți decât bicicleta de 11 kg. Nimic de-a face cu greutatea, dar în ciclism, greutatea și calitatea sunt indisolubil legate
Pierderile mecanice într-o transmisie de bicicletă sunt mici - și atunci când alergi repede la nivel, cea mai mare parte a lucrării este împotriva tragerii, ceea ce înseamnă că obții rădăcina pătrată a câștigului doar ca o schimbare a vitezei. Deci, diferența dintre o bicicletă destul de bună și una excelentă în această zonă va fi ceva de genul metrului pătrat de 1,01 .
Anvelopele sunt un alt factor - cu siguranță sunt mai rapid pe bicicleta mea ușoară din carbon decât bicicletele de navetă grele din oțel, dar bicicleta rutieră are anvelope ușoare de 23 mm la 110 psi, comparativ cu anvelopele mult mai grele (rezistente la perforare) de 32 mm la 80 psi pe drum spre serviciu, așa că bănuiesc că cea mai mare diferență este în roți (și într-o poziție mai aerodinamică pe bicicleta de șosea). - Johnny 21 octombrie 13 la 19:51
Semi junk. Bicicleta de navetă poate avea anvelope RR mai mari, deoarece un motociclist este pornit din motive de viteză și un navetist din motive de protecție împotriva perforării și durabilitatea anvelopelor. Cu toate acestea, dacă designul anvelopei este același, rezistența la rulare este mai mică!
Rigiditatea joacă, de asemenea, un rol. Cu cât zona BB este mai rigidă, cu atât se pierde mai puțină putere datorită flexibilității cadrului. Cât de mult nu aș putea spune. Dar reducerea masei la urcare, rigiditatea crescută și frecarea redusă pentru o performanță mai bună a roților împreună fac probabil ceva remarcabil
Da, revistele de biciclete vă spun că acesta este un motiv pentru a cumpăra biciclete CF mai scumpe pentru agenții de publicitate. Dar testele de laborator nu au demonstrat-o. De fapt, cadrele mai flexibile pot fi mai rapide, mai ales atunci când urcați - deoarece cadrul acționează ca o transmisie a puterii de netezire a arcului prin flex
. Motocicletele super rigide sunt minunate pentru sprinterii de elită, dar o risipă costisitoare și incomodă de bani pentru toți ceilalți.
Accelerația unghiulară a roților este un factor de accelerare.
Este un factor, dar unul incredibil de mic. Dintre toate lucrurile stupide pe care bicicliștii le cred despre performanță, ideea că greutatea bicicletei are un impact uriaș este probabil cea mai stupidă, deoarece toată lumea a văzut dovezi contrare. Când lucrați la deraieri și rotiți pedalele, există o mare rezistență la atingerea vitezei roții? Nu, este instantaneu. Și dacă purtați o pereche de mănuși de piele, puteți opri o roată cu o perie de mână pentru o viteză de 20 mph. Ambele se datorează faptului că energia necesară rotirii roții este mică. (Există o formulă pentru aceasta - ar fi trebuit să o înveți la școală!)
Cel mai rău scenariu pentru o roată este că are nevoie de energia dublă a masei ne-rotative pentru energia cinetică. Pentru bicicletele de 2 kg, un cadru de 10 kg și un călăreț de 50 kg, aceasta este de la 4 la 10 până la 50. Efectele masei roților devin și mai mici atunci când se consideră un caz realist cu forțe de tracțiune.