Panime suure rattadebati puhkama, võttes välja teadusõpikud
Turul on vapustav hulk rattaid, millest enamik muudab teid kiiremaks ja tõhusamaks. Paljud teevad suurt numbrit selle üle, kui kerged nad on, kuid harva selgitavad nad, kus rattal suurem osa massist asub: rummus või velg?
See pani meid mõtlema. Kui teil oleks kaks sama üldkaalu ja sama disainiga ratast, kuid ühel oleks rummul suurem kaal ja teisel veljel, mis muudaks teid keskmise sõidu jooksul kiiremaks? On aeg vanad füüsikaõpikud taas välja tuua.
Alustame inertsist. Inertsmoment töötab põhimõttel, et pöörlemiskeskmest kaugemal olevat massi on raskem pöörata kui massi pöörlemiskeskme lähedal. Rattasõidus tähendab esimene muidugi velge, teine rummu. Newtoni teine liikumisseadus, kui see on seotud pöörlevate objektidega, ütleb α=t/i, kus α on pöörlemiskiirendus, t on netopöördemoment ja i on inertsimoment. Teisisõnu, mida suurem on inerts, seda aeglasem on sama pöördemomendi kiirendus.
Marco Arkesteijn, Aberystwythi ülikooli spordi- ja treeningteadlane, pakub veel ühe võimaluse inertsist mõista: „Mõelge iluuisutajale, kes pöörleb kohapeal, käed laiali. Nad pöörlevad ümber keha keskpunkti – selle osa, mis on paigal. See on nende pöörlemiskeskus. Käed kehasse surudes suurendavad nad pöörlemiskiirust. Nad vähendavad pöörlemiskeskmest kõige kaugemal asuvat massi, mis vähendab inertsi. Kuna energia süsteemis on konstantne, siis nende nurkkiirus suureneb.’
Lühid alt tundub, et väiksem kaal veljel võrdub kiirematega, kuna see nõuab vähem energiat mis tahes kiiruse saavutamiseks. Näete selle eelist, kui selline lööja nagu Philippe Gilbert hüppab üles lühikese tõusu – stsenaarium, mis on teel tõestatud. Mavici tootejuht Maxime Brunand viis läbi katse, kus ta lisas kahele rattakomplektile 50 g – ühel veljele, teisel rummul – ning tal oli sõitja võimsus kuni 500 vatti 10% kallel ja vaata kui kaua neil kulus kiiruse saavutamiseks 20 km/h. "Täiendava velje kaaluga rattal kulus 20 km/h saavutamiseks viis korda kauem aega kui siis, kui sama velge kasutati tasapinnal," ütleb ta. "Kasutades rattaid, mille kaal on rummule lisatud, kulus samaväärse horisontaalkiiruse saavutamiseks vaid neli korda kauem. Põhimõtteliselt muutub mägedes inerts olulisemaks.“Prantsuse meeskond täheldas ka, et tasasel pinnal „oli kergem kiirust säilitada“, kasutades velje lisaraskusega rattaid.
Hoorattaefekt
See toob meid hooratta efekti juurde. Kas raskem velg võiks anda hoo sisse sõitjale, kes on juba kiirustanud, nii nagu veduriratas annab hoogu aurumasinale? Ondrej Sosenka purustas tunnirekordi 2005. aastal, läbides 49,7 km. Tšehhi rattur oli üks suurimaid sõitjaid, kes kunagi professionaalselt võistelnud, kallutades kaalu 90 kg peale ja olles kaks meetrit pikk. Tema rekordiline jalgratas kaalus 9,8 kg koos 3,2 kg tagarattaga – põhjuseks, väitis Sosenka, et kui raskema ratta puhul kulus maksimumkiiruse saavutamiseks kauem aega, siis seal oli seda lihtsam seal hoida. Teisest küljest nägi Eddy Merckx palju vaeva, et hoida kogu oma ratast rajal sõites võimalikult kergena.
Kellel siis õigus on? "Mõnel juhul võib veidi raskem ratas veljel kaasa tuua kiirema aja, näiteks tasasel kursil," ütleb Reynolds Wheelsi innovatsioonidirektor Paul Lew. "See võib olla kasulik ka jalgratturile, kes kasutab suurema osa oma energiast pedaali allakäigul. Raskem ratas võib aidata täita puuduvat jõudu kadentsi tagumises ja ülespoole suunatud osas, viies ratta impulsi allakäiguni.’
Niisiis, kas Sir Brad on seda väärt, et juunis Houri rekordit üritades oma veljele pliid laadida? Ja kuidas on lood tavasõitjatega maanteel? "Kuigi on tõsi, et veidi raskem ratas võib täiesti tasasel rajal kaasa tuua kiirema aja, on see erand, mitte reegel," ütleb Lew. Enamikel maanteesõitudel on lisandunud kaal pigem takistuseks kui kasuks: „Lõppkokkuvõttes on kiiruse suurendamiseks hoorattaefekti tekitamiseks kasutatava ratta tekitatud hoog jalgratturi jaoks kulukas. Jalgrattur saab vähem tulu ja kasu kui pingutuse maksumus. Kulud ei kaalu üles tulu.’
Aga väiksemate ratastega?
Tundub, et raskete velgede hoorattaefekt toob kasu ainult väga spetsiifilistel asjaoludel, samas kui velgede kaalu vähendamisel võib tõusmisel või kiirendamisel reaalne kasu olla. Ja kuna inerts suureneb, mida kaugemal on mass rummust, siis kas meil kõigil on argument, et kasutaksime tavapärase 700c asemel väiksemaid 650c rattaid? See oli 1990. aastate alguses kuni keskpaigas triatlonis täheldatav suundumus ja uuringud on näidanud 8% kaalusäästu sellise ratta kasutamisel.
„Ma arvan, et kõik eelised on tühistatud mitme teguri, sealhulgas mugavuse tõttu,“ütleb Arkesteijn. „Maanteelt kostuv sumin on väiksema raadiuse tõttu intensiivsem.” 650c ratas peab ka pöörlema rohkem kui 700c (510 pööret kilomeetri kohta võrreldes ligikaudu 475-ga), mis tähendab suuremat hõõrdumist. "Suurem sõitja tunneb seda suminat veelgi intensiivsem alt, kuna neil on lisaraskus," jätkab Arkesteijn. Mida see muidugi arvesse ei võta, on aerodünaamika. Raskem velg võib pakkuda eeliseid, kui seda raskust kasutatakse õhu kaudu nikerdamiseks parema kuju loomiseks. "Kui olete suur üksus ja suudate oma kiirust mäest üles hoida, on raskem velg teile vähem ebasoodsam, sest naudite suuremat aerodünaamilist efekti," ütleb Jonathan Day, Strada Handbuilt Wheels."Kui aga olete kõhn 62 kg ja suurepärane ronimine, tahate, et servas oleks midagi kerget, mis suurendaks teie kiirust mäest üles."
Lõppkokkuvõttes ei ole enamikul inimestel võimalik valida rattavaliku vahel, mis sobiks igat tüüpi sõidu- ja teeoludega. Seega, välja arvatud väga spetsiifilistes olukordades ja täiuslikes tingimustes, on kergemad veljed kiiruse ja naudingu maksimeerimiseks üldiselt paremad. Ja vaatamata kopse kiskuvale valule ja higijoadele on rattasõit just see.
