Jsou kola nejlepší komponenty k upgradu, pokud chcete ušetřit hmotnost na kole? Oddělujeme fakta od rotace
‚Libra na kolech má cenu dvě na rámu‘, nebo tak říkají. Tato konvenční moudrost řídila přístup k výběru kol pro mnoho cyklistů – pokud někdy existovalo místo, kde by se dalo cákat penězi na oholení pár gramů, byla to kola.
Jak už to ale s konvenční moudrostí bývá, nejsme rádi, že to necháme tak.
Myšlenka, že hmotnost dvojkolí je důležitější než jakákoli jiná část kola, spočívá na skutečnosti, že kola se pohybují více než kterákoli jiná část kola.
Andy Ruina, profesor strojního inženýrství na Cornellově univerzitě, to říká zcela jednoduše: „Horní část kola jede dvakrát rychleji než kolo. A opačný směr [spodní část kola] tuto rychlost nezruší.
'V důsledku toho má dvakrát tolik kinetické energie, takže je potřeba dvakrát tolik síly, aby se rozjel, a motocykl zpomaluje dvakrát tolik.‘
Hmotnost vs zrychlení
Hmotnost je ve velkém schématu pohybu na kole tak důležitá, protože souvisí se zrychlením. Když se něco pohybuje konstantní rychlostí, všechny síly, které to tlačí a zpomalují, jsou v rovnováze.
Rozumné zvýšení hmotnosti nebude mít žádný vliv, kromě případného mírného zvýšení tření nebo valivého odporu.
Při nabírání nebo snižování rychlosti však vstupuje v platnost druhý Newtonův zákon: síla=hmotnost x zrychlení. Takže čím větší hmotnost máte, tím větší sílu potřebujete k nabrání rychlosti.
Proč tedy záleží na tom, zda je hmotnost na kole a nikoli na rámu?
Tady se to díky setrvačnosti trochu komplikuje. Setrvačnost je odpor objektu vůči změně jeho pohybu – to je důvod, proč by bylo zapotřebí úsilí zrychlit kolo i ve vesmíru bez tření.
Kola, kolo i jezdec mají setrvačnost, ale s koly je efekt ještě větší, protože se otáčejí.
Steve Williams, špičkový inženýr pro dynamiku vozidel Lotus, říká: „V případě kola, protože máte hodně hmoty rozložené kolem ráfku v určité vzdálenosti od středu kola, což mu dává setrvačnost. '
Tato setrvačnost v podstatě znamená odpor vůči otáčení kola. Někdy se tomu říká rotační setrvačnost, ale přesněji se to označuje jako moment setrvačnosti.
Williams dodává: „Protože se kolo převaluje na kolech, musíte nejen že tu hmotu rychleji protlačit vzduchem, ale také musíte kolo zrychlit. Setrvačnost kola bude odolávat zvýšení rychlosti otáčení.’
Zásadní však je, že setrvačnost je určena vzdáleností hmoty od středu rotace: „Moment setrvačnosti je výsledkem hmoty ve vzdálenosti od osy, kolem které se otáčí – v v případě kola je to vzdálenost hmoty od osy vřetena.'
Dostaňte se k věci
Celá tato vědecká přednáška nás přivádí k jádru věci. Nestačí říci, že těžké kolo je větší překážkou než těžký rám, protože vše závisí na tom, kde je tato hmotnost na kole rozložena.
Je příliš zjednodušující tvrdit, že „libra na kolech stojí dvě na rámu“. Profesor Jim Papadopoulis, autor Cyklistické vědy, říká: „Vychází to tak, že kousek hmoty přímo na obvodu se započítá dvakrát, kousek hmoty ve středu paprsku 1,5krát a kousek hmoty na náboji se započítá. započítáno jednou.'
Na tomto základě bychom měli upravit frázi tak, aby říkala, že „libra na ráfcích má cenu dvě na nábojích“, ale Williams v Lotusu je skeptický ohledně uváděných zisků, které lze dosáhnout z lehčích ráfků.
‘Vidíme, že snížení setrvačnosti kola má příznivý účinek na snížení nerotující hmoty, ale je velmi malé. Ve skutečnosti bude hmotnost ušetřená ráfky kol pravděpodobně o méně než 10 % přínosnější než stejná hmotnost ušetřená ze zbytku kola.’
Některé docela složité výpočty odhalují, že výhoda ve smyslu zrychlení při snížení hmotnosti z ráfků kol by byla 0,9 % oproti 0,8 % při snížení hmotnosti z rámu.
Pokud lze diskutovat o výhodách, které lze dosáhnout snížením hmotnosti rotující hmoty na vašem kole, další oblastí, kterou je třeba zvážit, je gyroskopie.
Upgradujte na lehčí kola za méně než 500 GBP
Pomocí gyra
Gyroskop je kolo nebo kotouč, který se otáčí kolem osy takovým způsobem, že se sám stabilizuje. Je to kvůli účinkům momentu hybnosti – když ho horní bod kola začne tahat dolů doprava, například jakmile se kolo otočí o půl otáčky, tentýž bod kola je vzhůru nohama a náhle tlačí kolo zpět doleva.
Gyroskopický efekt točení je důvodem, proč káča zůstává vzpřímená, a důvodem, proč kola kola hrají roli v tom, že nás drží ve vzpřímené poloze.
Vzhledem k tomu, že gyroskop funguje na tomto základním principu úhlových sil, má na stabilizační sílu kola největší vliv hmotnost na nejvzdálenější části kola. Takže pokud je ráfek těžší, může vytlačit kolo zpět do vzpřímené polohy větší silou, jistě?
Ruina na Cornell University vykresluje temný obraz vědeckého konsenzu: „Neexistuje definitivní odpověď na to, zda je těžší ráfek stabilnější. Zdá se však, že trend je takový, že větší gyroskop je stabilnější.‘
To naznačuje, že větší stabilitu by mohl nabídnout spíše těžší ráfek než celkově těžší kolo.
Je tu ale ještě jeden úhel, který je třeba zvážit. Williams říká: „Kolo s vyšší setrvačností by mělo silnější gyroskopický efekt, ale existuje i druhý gyroskopický efekt – čím rychleji jsou řídítka řízena, tím větší je odpor gyroskopu při otáčení. Tak vysoká setrvačnost ztěžuje otáčení řídítek a naklánění kola.‘
Těžký ráfek vám zajistí větší stabilitu při jízdě, ale může obětovat ten typ agility, který může umožnit volnější a rychlejší řízení.
Ruina však mírně nesouhlasí. „Pokud říkáte, že se motocykl při ovládání cítí velmi rychle, téměř jistě to souvisí s geometrií motocyklu a rozložením hmoty v sestavě řízení,“říká.
‘A pamatujte, že nejvlivnější vahou při naklánění se do rohu jste vy.‘
Nakonec, pokud jste ten typ jezdce, který hledá drobná postupná vylepšení výkonu vaší sady, měli byste se zaměřit na hledání nejlehčích ráfků spíše než na nejlehčí celkové kolo.
Nebo můžete prostě dělat to, co my ostatní, a vybrat si ty, které vypadají nejúžasněji.
