Miért befolyásolja annyira a kerékpár súlyának csökkentése a sebességet?
Megpróbálom megérteni a kerékpár súlyának fizikáját. Most váltottam egy 11 kg-os versenybicikliről egy 8 kg-os versenybiciklire (nyilván sokkal több tényező és különbség van a két motor között, mint a súly), és láttam a súlycsökkentés előnyét. Nem vagyok biztos benne, hogy értem.
Tegyük fel például, hogy az össztömegem 8 + 75, össztömege 83 kg. A különbség ennek és a 86 kg-nak a között minimális, de úgy tűnik, hogy a vártnál nagyobb különbséget jelent.
Tegyük fel, hogy egy hátizsák vagy egy különösen nehéz bidon/nyereg csomag viselésével ki tudtam egyensúlyozni a teljes súlyt, így az összsúly megegyezhet. Miért tűnik úgy, hogy a könnyebb kerékpár mindig gyorsabb?
Olvastam valamit a forgási tömegről, ami úgy tűnik, hogy azt sugallja, hogy ennek nincs annyi köze az összsúlyához, mint amit a gravitáció érzékel, hanem a mozgó alkatrészek, nevezetesen a kerekeinek ekvivalens emelőerejéhez, és valójában ez a kerék súlya, ez a fő tényező, mert valójában fel kell emelnie a kerék felét, hogy előremozduljon. Ez egyfajta giroszkóp effektus: minél könnyebb elfordítani a kereket, annál gyorsabban megy?
A sík talajú kerékpár két fő problémája a gumik gördülési ellenállása, valamint a kerékpár és a motoros szélállósága.
Általánosságban elmondható, hogy a nagyobb nyomású gumiabroncsok bizonyos pontig kisebb gördülési ellenállással rendelkeznek, akárcsak a simább profilú gumiabroncsok. A gumiabroncs szélessége is szerepet játszik, de leginkább abban, hogy milyen hatással van a nyomásra és a futófelületre.
A szélállóságot befolyásolja a gumiabroncs szélessége, a küllők száma, a cső mérete és a vezető pozíciója. Általánosságban elmondható, hogy minél „biciklivel” több a kerékpár, annál kisebb a gumiabroncs szélessége és a küllők száma, és a versenyző helyzete törékenyebb (és ezért aerodinamikusabb) lesz. A csőméret általában nem nagyon változik (és valóban növekedhet, ha acél-> alumínium-> szénet használ). Ez a hatás azonban kicsi, és a keret kialakításának finom különbségei jelentősebbek lehetnek.
Ergonómiai változások is lehetnek - pl. B. a hajlamosabb vezetési helyzet, bár fárasztóbb, de a csúcsteljesítmény érdekében gyakran valamivel jobb.
A tárolási minőség alig játszik szerepet. Még az olcsó csapágyaknak is nagyon alacsony veszteségeik vannak, és valószínűleg nem mérhető az eltérés a köztük és a csúcscsapágyak között. (A nagyobb különbség a tartósságban van.)
A kerékpár súlya csak akkor kerül az egyenletbe, amikor "mászni" kell (és nagyon kis mértékben a gördülési ellenállás miatt), de természetesen ritka, hogy egy útvonal a legtöbbször kb. 0,5% -kal nem megy fel/le. . Ez a 0,5% körülbelül 10% -kal növeli az állandó sebesség fenntartásához szükséges teljesítményt egy holt pályán. Ugyanakkor a fenti két motorkerékpár közötti 3 kg-os különbség körülbelül 0,5% -os teljesítménykülönbséget jelent ezen a 0,5% -os lejtőn.
A fizika része egyszerű. Az m tömegű tárgy lejtőn történő mozgatásához a súlyával arányos munkaterhelésre van szükség. Ez a tömeg a gravitációs gyorsulás és a W = mgd elmozdulás szorzata. Tehát több munka szükséges a nehezebb kerékpárhoz. Több átlagos teljesítményre van szükség ahhoz, hogy ugyanazon túlfeszültség alatt, meghatározott idő alatt felemelje.
De ha ugyanolyan súlyú kísérleted során ez a fizikai hatás nincs meg, csak észlelés vagy más fizikai jelenség. Ez a hegymászásra is korlátozódik.
A kerekek szöggyorsulása a gyorsulás tényezője. Amikor a kerék szögsebességének növelésére nyomatékot alkalmaznak, a tehetetlenségi nyomaték tényező. Ez alapvetően annak számlázása, hogy mekkora tömeg és milyen messze van a tengelytől. Képzelje el, hogy egy műkorcsolyázó kinyújtott karral forog, majd behúzza, hogy gyorsabban forogjon. A kerekek gravitációja külön szempont, amelyet fentebb leírtak.
Egy másik fizikai jelenség lehet a légellenállás. A legegyszerűbb modellekben ez arányos a keresztmetszettel, a sebesség négyzetével és az ellenállási együtthatóval. Egyesek szerint egy nehezebb, jobb aerodinamikai teljesítményű kerékpár összességében hatékonyabban fog működni. Tekintettel a vezetővel együttes súlyra, ez megfelelő sebességnél igaz lehet.
Végül a könnyebb kerékpárnak számos beállítási tényezője lehet, amely megkönnyíti és hatékonyabbá teszi az Ön számára. Az illeszkedés akár aerodinamikailag előnyösebb helyzetbe is hozhatja. De jobban érzi magát egy megfelelően felszerelt kerékpáron.
Próbálja ki az új kerékpárt a régi kerekekkel és megrakott táskával. Ha mégis gyorsabban érzi magát, akkor annak kell lennie, mert ez jobban megfelel neked.
A következő a szeméttudomány:
Játszik a dinamikus súrlódás a mozgó felületeken - azt mondanám, hogy a 8 kg-os alkatrész jobb minőségű és ezért csapágyas, mint a 11 kg-os kerékpár. Semmi köze a súlyhoz, de a kerékpározásban a súly és a minőség elválaszthatatlanul összefügg
A kerékpáros hajtáslánc mechanikai veszteségei kicsiek - és amikor gyorsan fut a pályán, a munka nagy része ellenáll az ellenállásnak, vagyis az erősítés négyzetgyökét csak a sebesség változásaként kapja meg. Tehát a meglehetősen jó és a kiváló motor közötti különbség ezen a területen olyan lesz, mint az 1.01 négyzetméter .
A gumiabroncsok egy másik tényező - határozottan gyorsabb vagyok a könnyű szénsavas országúti kerékpárommal, mint a nehéz acél ingázó kerékpárom, de az országúti kerékpárnak 23 mm-es könnyű gumiabroncsa van 110 psi nyomáson, szemben a sokkal nehezebb (defektmentes) 32 mm-es gumikkal 80 psi nyomáson a munkába menet, így azt hiszem, hogy a legnagyobb különbség a kerekekben van (és az országúti kerékpár aerodinamikusabb helyzetében van). - Johnny '13. Október 21., 19.51.
Félszemét. Az ingázó kerékpárnak magasabb RR gumiabroncsa lehet, mivel a versenyző sebességi okokból, az ingázó pedig defektvédelem és a gumiabroncs tartóssága érdekében van csomagolva. Ha azonban a gumiabroncs kialakítása megegyezik, a gördülési ellenállás alacsonyabb!
A merevség is szerepet játszik. Minél merevebb a BB terület, annál kevesebb energia veszik el a keret rugalmassága miatt. Mennyit nem tudtam megmondani. De a tömeg csökkenése mászáskor, a megnövekedett merevség és a csökkentett súrlódás a kerekek jobb teljesítménye érdekében valószínűleg valami észrevehetőt tesznek
Igen, a kerékpárújságok azt mondják, hogy ez az egyik ok arra, hogy drágább CF kerékpárokat vásároljanak hirdetőiknek. De a laboratóriumi vizsgálatok nem mutatták ki. Valójában a rugalmasabb keretek gyorsabbak lehetnek, különösen mászáskor - mert a keret rugót simító erőátvitelként működik a flexen keresztül
. A szuper merev motorkerékpárok kiválóak az elit sprinterek számára, de drága és kínos pénzpazarlás mindenki más számára.
A kerekek szöggyorsulása a gyorsulás tényezője.
Ez tényező, de hihetetlenül kicsi. Azon hülyeségek közül, amelyekben a kerékpárosok hisznek a teljesítményben, valószínűleg az a gondolat, hogy a kerékpár súlyának hatalmas hatása van, a leghülyébb, mert mindenki látott ellenkező bizonyítékot. Amikor a kisiklókon dolgozik és a pedálokat forgatja, nagy az ellenállás a kerék felgyorsulásával szemben? Nem, azonnali. Ha pedig bőrkesztyűt visel, kézikefével leállíthat egy kereket 20 km/h sebességgel. Mindkettő azért van, mert a kerék forgatásához szükséges energia apró. (Van rá egy képlet - az iskolában meg kellett volna tanulnod!)
A kerék legrosszabb forgatókönyve az, hogy a mozgási energiához a nem forgó tömeg kétszeresére van szüksége. 2 kg-os kerékpárok, 10 kg-os váz és 50 kg-os motorok esetében ez 4-10-50. A keréktömeg hatása még kisebb lesz, ha reális esetet veszünk figyelembe a húzóerőkkel.