Didžiąsias diskusijas apie ratą nutraukėme ištraukę gamtos mokslų vadovėlius
Rinkoje yra stulbinantis ratų asortimentas, kurių dauguma skelbia, kad padarys jus greitesnį ir efektyvesnį. Daugelis daug dėmesio skiria jų lengvumui, bet retai paaiškina, kur ant rato yra didžioji masės dalis: stebulė ar ratlankis?
Tai privertė mus susimąstyti. Jei turėtumėte du tokio paties svorio ir tokio paties dizaino ratus, bet vienas turi didesnį svorį prie stebulės, o kitas - prie ratlankio, dėl ko važiuotumėte greičiau? Atėjo laikas vėl išleisti senus fizikos vadovėlius.
Pradėkime nuo inercijos. Inercijos momentas veikia pagal principą, kad masę toliau nuo sukimosi centro pasukti sunkiau nei masę arti sukimosi centro. Žinoma, važiuojant dviračiu pirmasis reiškia ratlankį, antrasis – stebulę. Antrasis Niutono judėjimo dėsnis, susijęs su besisukančiais objektais, sako, kad α=t/i, kur α yra sukimosi pagreitis, t yra grynasis sukimo momentas ir i yra inercijos momentas. Kitaip tariant, kuo didesnė inercija, tuo lėtesnis pagreitis, esant tam pačiam sukimo momentui.
Marco Arkesteijn, Aberistvito universiteto sporto ir mankštos mokslininkas, pateikia dar vieną inercijos supratimo būdą: „Pagalvokite, kaip dailiojo čiuožimo čiuožėjas sukasi vietoje išskėstomis rankomis. Jie sukasi aplink kūno vidurį – tą dalį, kuri nejuda. Tai yra jų sukimosi centras. Įkišę rankas į kūną, jie padidins sukimosi greitį. Jie mažina masę, kuri yra toliausiai nuo sukimosi centro, o tai sumažina inerciją. Kadangi energija sistemoje yra pastovi, jų kampinis greitis didėja.’
Trumpai tariant, atrodo, kad mažesnis svoris prie ratlankio prilygsta didesniam įsibėgėjimui, nes norint pasiekti bet kokį greitį reikia mažiau energijos. To pranašumą galite pastebėti, kai toks smūgiuotojas kaip Philippe'as Gilbertas sprunka trumpu aukštyn – scenarijus, kuris buvo patikrintas kelyje. Mavic produktų vadybininkas Maxime'as Brunandas atliko eksperimentą, kurio metu jis pridėjo 50 g prie dviejų ratų rinkinių – prie vieno komplekto ratlankio, kito – prie stebulės, o vairuotojo galia siekė iki 500 vatų 10 % nuolydžiu. per kiek laiko jie pasiekė 20 km/h. „Ratui su padidintu ratlankio svoriu prireikė penkis kartus ilgiau, kad būtų pasiektas 20 km/h greitis, nei tada, kai tas pats ratlankis buvo naudojamas ant plokštumos“, – sako jis. „Naudojant ratus su prie stebulės pridėtu svoriu, lygiaverčiui horizontaliam greičiui pasiekti prireikė tik keturis kartus ilgiau. Iš esmės inercija įkalnėse tampa svarbesnė.“Prancūzų komanda taip pat pastebėjo, kad važiuojant plokščia danga „buvo lengviau išlaikyti greitį“, naudojant ratus su papildomu svoriu prie ratlankio.
Smagračio efektas
Tai atveda mus prie smagračio efekto. Ar sunkesnis ratlankis galėtų suteikti pagreitį motociklininkui, kai jis įsuko į greitį, kaip garvežio ratas suteikia impulsą garo varikliui? Ondrejus Sosenka pagerino valandos rekordą 2005 m., įveikęs 49,7 km. Čekijos motociklininkas buvo vienas didžiausių lenktynininkų, kada nors lenktyniavusių profesionaliai, svarstykles nuvertęs ties 90 kg, o jo ūgis – du metrai. Jo rekordinis dviratis svėrė 9,8 kg, įskaitant 3,2 kg galinį ratą. Sosenka teigė, kad sunkesniam ratui pasiekti maksimalų greitį reikėjo ilgiau, o ten jį buvo lengviau išlaikyti. Kita vertus, Eddy Merckxas labai stengėsi, kad visas jo dviratis būtų kuo lengvesnis lenktyniaudamas trasoje.
Taigi, kas teisus? „Kai kuriais atvejais šiek tiek sunkesnis ratas prie ratlankio gali lemti greitesnį laiką, pavyzdžiui, važiuojant lygiu kursu“, – sako Paulas Lew, „Reynolds Wheels“inovacijų direktorius. „Tai taip pat gali būti naudinga dviratininkui, kuris didžiąją savo energijos dalį įdeda paspausdamas pedalą. Sunkesnis ratas gali padėti užpildyti trūkstamą jėgą užpakalinėje ir aukštyn kadencijos dalyje, perkeldamas rato impulsą iki eigos žemyn.’
Taigi, ar verta serui Bradui apkrauti savo ratlankį švinu, kai birželio mėnesį bando pasiekti valandos rekordą? O ką daryti įprastiems vairuotojams kelyje? „Nors tiesa, kad šiek tiek sunkesnis ratas gali pagreitinti laiką važiuojant visiškai lygia trasa, tai yra išimtis, o ne taisyklė“, – sako Lew. Daugumoje važiavimų keliu padidintas svoris bus kliūtis, o ne nauda: „Galų gale rato, naudojamo smagračio efektui, greičiui padidinti, sukuriamas impulsas dviratininkui kainuoja. Dviratininkas gaus mažesnę grąžą ir naudą nei pastangų kaina. Išlaidos neatsvers pelno.’
O kaip su mažesniais ratais?
Atrodo, kad sunkiųjų ratlankių smagračio efektas pasiteisina tik labai konkrečiomis aplinkybėmis, o ratlankių svorio sumažinimas gali turėti realios naudos kylant ar įsibėgėjant. Ir kadangi inercija didėja kuo toliau nuo stebulės masės, ar yra argumentas mums visiems naudoti mažesnius 650c ratus vietoj įprastų 700c? Dešimtojo dešimtmečio pradžioje ir viduryje tai buvo triatlono tendencija, o tyrimai parodė, kad naudojant tokį ratą galima sutaupyti 8 % svorio.
„Manau, kad bet kokį pranašumą paneigia keli veiksniai, įskaitant komfortą“, – sako Arkesteijn. „Dėl mažesnio spindulio ūžesys iš kelio yra intensyvesnis.“650c ratas taip pat turi suktis daugiau nei 700c (510 apsisukimų per kilometrą, palyginti su maždaug 475), o tai reiškia didesnę trintį. „Didesnis motociklininkas tą triukšmą jaus dar intensyviau dėl savo papildomo svorio“, – tęsia Arkesteijn. Žinoma, į ką neatsižvelgiama, yra aerodinamika. Sunkesnis ratlankis gali suteikti pranašumų, jei šis svoris naudojamas geresnei formai sukurti ore. „Jei esate didelis agregatas ir galite išlaikyti greitį įkalnėje, sunkesnis ratlankis jums bus mažiau nepalankus, nes galėsite mėgautis didesniu aerodinaminiu efektu“, – sako Jonathan Day iš Strada Handbuilt Wheels.„Tačiau jei esate liesas 62 kg ir jums puikiai sekasi kopti, norite ko nors lengvo prie krašto, kad padidintumėte greitį į kalną.“
Galų gale dauguma žmonių negali rinktis iš daugybės ratų, kurie tiktų bet kokiam važiavimo tipui ir kelio sąlygoms. Taigi, išskyrus labai specifines aplinkybes ir puikias sąlygas, lengvesni ratlankiai paprastai yra geresni norint maksimaliai padidinti greitį ir malonumą. Ir nepaisant plaučius draskančio skausmo ir prakaito srovių, važinėtis dviračiu tai ir yra.
