Ar ratai yra geriausi komponentai, kuriuos reikia atnaujinti, jei norite sutaupyti dviračio svorio? Mes atskiriame faktus nuo sukimosi
„Svaras ant ratų yra vertas dviejų ant rėmo“, arba taip sakoma. Ši įprasta išmintis valdė daugelio dviratininkų ratų pasirinkimą – jei kada nors buvo kur išpilti pinigų, kad nusiskustų kelis gramus, tai ratai.
Tačiau, kaip dažnai būna su įprasta išmintimi, mes toli gražu nesidžiaugiame galėdami tai palikti.
Idėja, kad aširačio svoris yra svarbesnis už bet kurią kitą dviračio dalį, remiasi tuo, kad ratai juda labiau nei bet kuri kita dviračio dalis.
Andy Ruina, Kornelio universiteto mechanikos inžinerijos profesorius, tai sako gana paprastai: „Rato viršus važiuoja dvigubai greičiau nei dviratis. Ir priešinga kryptis [rato apačia] to greičio nepanaikina.
'Todėl jis turi dvigubai daugiau kinetinės energijos, todėl reikia dvigubai daugiau jėgos, kad jis pajudėtų, ir dėl to dviratis sulėtėja dvigubai greičiau.'
Svoris ir pagreitis
Svoris yra toks svarbus didžiojoje dviračio judėjimo schemoje dėl jo ryšio su pagreičiu. Kai kažkas juda pastoviu greičiu, visos jį stumiančios ir lėtinančios jėgos yra pusiausvyroje.
Pagrįstas svorio padidėjimas neturės jokios įtakos, išskyrus nedidelį trinties arba pasipriešinimo riedėjimui padidėjimą, kurį jis gali sukelti.
Padidinus arba prarandant greitį, įsigalioja antrasis Niutono dėsnis: jėga=masė x pagreitis. Taigi kuo daugiau masės turite, tuo daugiau jėgos jums reikia, kad padidintumėte greitį.
Taigi kodėl tada yra skirtumas, ar svoris yra ant rato, o ne ant rėmo?
Štai čia dėl inercijos viskas tampa šiek tiek sudėtinga. Inercija yra objekto pasipriešinimas jo judėjimo pokyčiams – tai yra priežastis, dėl kurios reikėtų pasistengti norint pagreitinti dviratį net ir be trinties visatoje.
Ratai, dviratis ir motociklininkas turi inerciją, tačiau naudojant ratus efektas padidėja, nes jie sukasi.
Steve'as Williamsas, geriausias „Lotus“transporto priemonių dinamikos inžinierius, sako: „Rato atveju didelė masė pasiskirsto aplink ratlankį, tam tikru atstumu nuo rato centro, tai suteikia jam inerciją. '
Ši inercija iš esmės reiškia pasipriešinimą rato sukimui. Kartais tai vadinama sukimosi inercija, bet, tiksliau, ji vadinama inercijos momentu.
Williamsas priduria: „Kadangi dviratis rieda ant ratų, jūs turite ne tik greičiau stumti tą masę oru, bet ir priversti ratą greičiau apsisukti. Rato inercija atsispirs sukimosi greičio padidėjimui.’
Tačiau labai svarbu, kad inerciją lemia masės atstumas nuo sukimosi centro: „Inercijos momentas yra masės, esančios atstumu nuo ašies, apie kurią ji sukasi, rezultatas. rato atveju tai yra masės atstumas nuo veleno ašies.'
Eikite prie reikalo
Visos šios mokslinės diskusijos atveda mus prie reikalo esmės. Nepakanka pasakyti, kad sunkus ratas labiau trukdo nei sunkus rėmas, nes viskas priklauso nuo to, kur tas svoris paskirstomas ant rato.
Per daug paprasta teigti, kad „svaras ant ratų yra vertas dviejų ant rėmo“. Profesorius Jimas Papadopoulis, knygos „Dviračių mokslas“autorius, sako: „Pasirodo, kad masė ties perimetru skaičiuojama du kartus, masė stipino centre – 1,5 karto, o masė ties stebule. skaičiuojama vieną kartą.'
Remiantis tuo, turėtume pritaikyti frazę, sakydami, kad „svaras ant ratlankių yra vertas dviejų ant stebulių“, tačiau „Williams“iš Lotus skeptiškai vertina teigiamą naudą, kurią galima pasiekti naudojant lengvesnius ratlankius.
‘Matome, kad rato inercijos sumažinimas turi teigiamą poveikį, palyginti su nesisukančios masės mažinimu, tačiau ji yra labai maža. Iš tikrųjų masė, sutaupoma nuo ratų ratlankių, greičiausiai bus mažiau nei 10 % naudingesnė nei ta pati masė, sutaupoma nuo likusio dviračio.’
Kai kurie gana sudėtingi skaičiavimai rodo, kad pagreičio pranašumas nuo ratų ratlankių pjovimo svorio būtų 0,9 %, o ne 0,8 %, kai svoris nupjaunamas nuo rėmo.
Jei dėl jūsų dviračio besisukančios masės sumažinimo gautos naudos galima diskutuoti, kita sritis, į kurią reikia atsižvelgti, yra giroskopija.
Atnaujinkite į kai kuriuos lengvesnius ratus už mažiau nei 500 GBP
Giroskopas su juo
Giroskopas yra ratas arba diskas, kuris sukasi aplink ašį taip, kad pats stabilizuojasi. Taip yra dėl kampinio momento poveikio – kai viršutinis rato taškas pradeda traukti jį žemyn į dešinę, pavyzdžiui, kai ratas pasisuka pusę apsisukimo, tas pats rato taškas apverčiamas aukštyn kojomis ir staiga stumia ratą. ratą atgal į kairę.
Giroskopinis sukimosi efektas yra priežastis, kodėl besisukantis viršus išlieka vertikaliai, ir priežastis, kodėl dviračio ratai atlieka svarbų vaidmenį išlaikant mus vertikaliai.
Kadangi giroskopas veikia pagal pagrindinį kampinių jėgų principą, svoris, esantis tolimiausioje rato dalyje, labiausiai įtakoja rato stabilizavimo jėgą. Taigi, jei ratlankis yra sunkesnis, jis gali stumti ratą atgal vertikaliai su didesne jėga, ar tikrai?
Ruina Kornelio universitete piešia miglotą mokslinio sutarimo vaizdą: „Nėra galutinio atsakymo, ar sunkesnis ratlankis yra stabilesnis. Tačiau tendencija tokia, kad didesnis giroskopas veikia stabiliau.’
Tai užuomina, kad sunkesnis ratlankis, o ne apskritai sunkesnis ratas, galėtų suteikti daugiau stabilumo.
Tačiau reikia apsvarstyti kitą kampą. Williamsas sako: „Didesnės inercijos ratas turėtų galingesnį giroskopinį efektą, tačiau yra ir antrasis giroskopinis efektas – kuo greičiau valdoma vairas, tuo didesnis giroskopinis pasipriešinimas sukimui. Dėl didelės inercijos sunkiau pasukti vairą ir atremti dviratį.’
Sunkus ratlankis padarys jus stabilesnius važiuojant, tačiau gali paaukoti judrumą, kurį gali užtikrinti laisvesnis ir greitesnis vairavimas.
Ruina šiek tiek nesutinka. „Jei sakote, kad dviratis valdomas labai greitai, beveik neabejotinai tai susiję su dviračio geometrija ir masės pasiskirstymu vairo mechanizme“, – sako jis.
‘Ir atminkite, kad didžiausią įtaką pasilenkus į kampą turite jūs.’
Arba galite tiesiog daryti tai, ką darome mes, ir pasirinkti tuos, kurie atrodo šauniausiai.
