Velkou debatu o kole jsme ukončili tím, že jsme vytáhli přírodovědné učebnice
Na trhu je ohromující řada kol, z nichž většina tvrdí, že budete rychlejší a efektivnější. Mnozí si dělají velkou práci s tím, jak jsou lehká, ale málokdy vysvětlí, kde se na kole nachází většina hmoty: náboj nebo ráfek?
To nás přimělo přemýšlet. Pokud byste měli dvě kola stejné celkové hmotnosti a designu, ale jedno mělo větší váhu v náboji a druhé mělo větší váhu na ráfku, což by vás při průměrné jízdě zrychlilo? Je čas znovu vydat staré učebnice fyziky.
Začněme setrvačností. Moment setrvačnosti funguje na principu, že hmota dále od středu rotace se otáčí hůře než hmota v blízkosti středu rotace. V cyklistice to první samozřejmě znamená ráfek, to druhé náboj. Druhý Newtonův pohybový zákon ve vztahu k rotujícím objektům říká α=t/i, kde α je rotační zrychlení, t je čistý točivý moment a i je moment setrvačnosti. Jinými slovy, čím větší setrvačnost, tím pomalejší zrychlení při stejném točivém momentu.
Marco Arkesteijn, odborník na sport a cvičení na Univerzitě Aberystwyth, poskytuje další způsob, jak porozumět setrvačnosti: „Vezměte si krasobruslaře, který rotuje na místě s roztaženýma rukama. Otáčejí se kolem středu těla – části, která je nehybná. Toto je jejich střed otáčení. Zastrčením rukou do těla zvýší rychlost otáčení. Dělají to, že snižují hmotnost, která je nejdále od středu otáčení, což snižuje setrvačnost. Jelikož je energie v systému konstantní, jejich úhlová rychlost se zvyšuje.‘
Stručně řečeno, zdá se, že nižší hmotnost na ráfku se rovná rychlejší akceleraci, protože k dosažení dané rychlosti vyžaduje méně energie. Výhodu toho můžete vidět, když takový průbojník jako Philippe Gilbert sprintuje do krátkého stoupání – scénář, který byl ověřen na silnici. Produktový manažer Mavic, Maxime Brunand, provedl experiment, ve kterém přidal 50 g ke dvěma sadám kol – na ráfku na jedné sadě, na náboji na druhé – a měl výkon jezdce až 500 wattů při 10% sklonu. jak dlouho jim trvalo dosáhnout rychlosti 20 km/h. „Kolu s přidanou hmotností ráfku trvalo pětkrát déle, než dosáhlo rychlosti 20 km/h, než když byl stejný ráfek použit na rovině,“říká. „Při použití kol s přidanou hmotností na náboji trvalo dosažení ekvivalentní horizontální rychlosti pouze čtyřikrát déle. V kopcích je setrvačnost v podstatě důležitější.“Francouzský tým také poznamenal, že na rovině „bylo snazší udržet rychlost“s použitím kol s extra hmotností na ráfku.
Efekt setrvačníku
To nás přivádí k efektu setrvačníku. Mohl by těžší ráfek přenést hybnost pro jezdce, jakmile dosáhl rychlosti, stejně jako kolo lokomotivy nese hybnost pro parní stroj? Ondřej Sosenka překonal v roce 2005 hodinový rekord, když ujel 49,7 km. Český jezdec byl jedním z největších jezdců, kteří kdy profesionálně závodili, vážil 90 kg a měřil dva metry. Jeho rekordní kolo vážilo 9,8 kg včetně zadního kola o hmotnosti 3,2 kg – důvodem bylo, tvrdil Sosenka, že zatímco těžšímu kolu trvalo déle, než dosáhlo maximální rychlosti, bylo snazší se tam udržet. Na druhou stranu Eddy Merckx se velmi snažil, aby při závodění na dráze udržel celé své kolo co nejlehčí.
Tak kdo má pravdu? „V některých případech může mírně těžší kolo na ráfku vést k rychlejšímu času, například na rovné trati,“říká Paul Lew, ředitel inovací společnosti Reynolds Wheels. „Může to prospět i cyklistovi, který vynakládá většinu své energie na sešlápnutí pedálu. Těžší kolo může pomoci doplnit chybějící sílu v zadní a horní části kadence tím, že přenese hybnost kola až ke tahu dolů.‘
Vyplatí se tedy siru Bradovi nabít ráfek olovem, když se v červnu pokoušel o rekord v hodině? A co pro normální jezdce na silnici? „I když je pravda, že trochu těžší kolo může vést k rychlejšímu času na zcela rovné trati, je to výjimka, nikoli pravidlo,“říká Lew. Na většině silničních jízd se přidaná hmotnost ukáže spíše jako překážka než výhoda: „V konečném důsledku je hybnost generovaná kolem využívaným za účelem vytvoření efektu setrvačníku pro zvýšení rychlosti pro cyklistu nákladná. Cyklista si uvědomí menší návratnost a prospěch, než je cena vynaloženého úsilí. Cena nepřeváží zisk.‘
A co menší kola?
Zdá se, že efekt setrvačníku u těžkých ráfků se vyplácí pouze za velmi specifických okolností, zatímco snížení hmotnosti ráfků může mít skutečné výhody při stoupání nebo zrychlování. A protože setrvačnost se zvyšuje, čím dále je hmota od náboje, existuje nějaký argument, abychom všichni používali menší kola 650c místo obvyklých 700c? Byl to trend pozorovaný v triatlonu na počátku až polovině 90. let a výzkum ukázal 8% úsporu hmotnosti při použití takového kola.
„Myslím, že jakoukoli výhodu neguje několik faktorů, včetně pohodlí,“říká Arkesteijn. ‚Bzučení ze silnice je intenzivnější kvůli menšímu poloměru.‘Kolo 650c se také musí otáčet více než 700c (510 otáček na kilometr oproti přibližně 475), což znamená větší tření. „Větší jezdec pocítí ten bzukot ještě intenzivněji díky své přidané hmotnosti,“pokračuje Arkesteijn. S čím nic z toho nepočítá, je samozřejmě aerodynamika. Těžší ráfek může nabídnout výhody, pokud se tato hmotnost použije k vytvoření lepšího tvaru pro vyřezávání ve vzduchu. „Pokud jste velká jednotka a dokážete udržet rychlost do kopce, těžší ráfek je pro vás menší nevýhodou, protože si užijete větší aerodynamický efekt,“říká Jonathan Day ze Strada Handbuilt Wheels.‚Pokud však vážíte 62 kg a vynikáte ve stoupání, chcete něco lehkého na ráfku, abyste maximalizovali svou rychlost do kopce.‘
Nakonec však většina lidí nemá na výběr z řady kol, která by vyhovovala každému typu jízdy a stavu vozovky. Takže kromě velmi specifických okolností a perfektních podmínek jsou lehčí ráfky obecně lepší pro maximalizaci vaší rychlosti a potěšení. A navzdory bolesti, která trhá plíce a potokům potu, o tom je cyklistika.
