Чому зменшення ваги велосипеда так впливає на швидкість обміну стеків велосипедів
Я намагаюся зрозуміти фізику ваги велосипеда. Я щойно перейшов з дорожнього велосипеда на 11 кг на 8 кг (очевидно, що між двома велосипедами, крім ваги, є набагато більше факторів та відмінностей), і я помітив перевагу зменшення ваги. Однак я не впевнений, що розумію це.
Скажімо, наприклад, моя загальна вага становить 8 + 75 при загальній вазі 83 кг. Різниця між цим та 86 кг мінімальна, але, мабуть, має значення, що перевищує очікувані.
Якщо припустити, що я міг би зрівняти загальну вагу, перенісши з собою пакет або особливо важкий пакет бідон/сідло), так що загальна вага може бути однаковим, чому легший велосипед завжди здається швидшим?
Я прочитав щось про обертальну масу, що, мабуть, вказує на те, що це не так багато спільного з вагою, як сприймається гравітацією, а з еквівалентним зусиллям підйому рухомих частин, а саме ваших коліс, і насправді це вага колеса, що є головним фактором, тому що вам фактично доводиться піднімати половину колеса, щоб забезпечити швидкість руху вперед. Це якийсь гіроскопічний ефект, завдяки якому чим легше повертати колесо, тим швидше їдеш?
5 відповідей 5
Дві основні «тяги» на велосипеді, на рівній землі, - це опір коченню шин та опір вітру велосипеда та мотоцикліста.
Загалом, до конкретного моменту шина з вищим тиском матиме менший опір коченню, як і шина з більш рівним протектором. Ширина шини також визначається, але в основному з точки зору того, як вона впливає на тиск і протектор.
Вітростійкість залежить від ширини шини, кількості спиць, розміру трубки та положення вершника. Як правило, із збільшенням "шаленості" велосипеда ширина шини та кількість спиць зменшуються, а положення мотоцикліста стає більш схильним (а отже, і більш аеродинамічним). Розмір трубки, як правило, не сильно варіюється (і насправді може збільшуватися в міру використання сталі -> алюмінію -> вуглецю), але цей ефект незначний, і незначні відмінності в конструкції рами можуть бути більш значними.
Також можуть бути ергономічні зміни - наприклад, більш схильне положення їзди, хоча і більш втомлювальне, часто є дещо кращим для пікової вихідної потужності.
Якість підшипників навряд чи фігурує взагалі. Навіть дешеві підшипники мають дуже низькі втрати, і різниця в опорі між ними та найсучаснішими підшипниками, швидше за все, не піддається вимірюванню. (Більша різниця полягає в довговічності.)
Вага велосипеда входить у рівняння лише тоді, коли потрібно "піднятися" (і до дуже незначного ступеня щодо опору коченню), але, звичайно, рідко трапляється маршрут, який не піднімається/опускається на 0,5% або близько того більшу частину часу . Ці 0,5% збільшують потужність, необхідну для утримання стабільної швидкості, приблизно на 10% протягом мертвого рівня. Але різниця в 3 кг між цими двома вищезазначеними велосипедами склала б приблизно 0,4% різниці потужності на цьому 0,5% нахилу.
Деякі фізики прості. Для переміщення предмета масою m вгору по нахилу потрібен обсяг роботи, пропорційний вазі. Це маса, помножена на гравітаційне прискорення, помножене на зміщення W = m g d. Тож для важчого велосипеда це вимагає більше роботи. Також потрібна більша середня потужність, щоб підняти його за той самий підйом за встановлений проміжок часу.