Kas rattad on parimad komponendid, mida uuendada, kui soovite ratta kaalu säästa? Me eraldame faktid keerutusest
'Nael ratastel on raamil kaks väärt', või nii öeldakse. See tavapärane tarkus on juhtinud paljude jalgratturite rataste valimist – kui kunagi oli koht, kus raha pritsida, et mõne grammi raseerida, siis rattad.
Aga nagu tavatarkuse puhul sageli juhtub, pole me kaugeltki õnnelikud, kui jätame selle asja niisama.
Mõte, et rattapaari kaal on olulisem kui ratta mis tahes muu osa, põhineb tõsiasjal, et rattad liiguvad rohkem kui ükski teine rattaosa.
Andy Ruina, Cornelli ülikooli masinaehituse professor, ütleb selle üsna lihts alt: "Ratta ülaosa liigub kaks korda kiiremini kui jalgratas. Ja vastassuund [ratta põhi] ei tühista seda kiirust.
'Järelikult on sellel kaks korda rohkem kineetilist energiat, nii et selle käivitamiseks kulub kaks korda rohkem jõudu ja see aeglustab jalgratast kaks korda rohkem.’
Kaal v kiirendus
Kaal on jalgratta liikumise suures plaanis nii oluline, kuna see on seotud kiirendusega. Kui miski liigub püsiva kiirusega, on kõik seda suruvad ja aeglustavad jõud tasakaalus.
Mõistlikul kaalutõusul pole vahet, välja arvatud hõõrdumise või veeretakistuse kerge suurenemine, mida see võib põhjustada.
Kiiruse suurendamisel või kaotamisel jõustub aga Newtoni teine seadus: jõud=mass x kiirendus. Nii et mida suurem mass teil on, seda rohkem jõudu vajate kiiruse suurendamiseks.
Miks on siis vahet, kas raskus on rattal, mitte raamil?
Siin läheb see tänu inertsile pisut keeruliseks. Inerts on objekti takistus selle liikumise muutumisele – see on põhjus, miks ratta kiirendamine isegi hõõrdumiseta universumis nõuab pingutusi.
Rattad, jalgratas ja sõitja omavad inertsust, kuid rataste puhul on efekt võimendatud, kuna need pöörlevad.
Steve Williams, Lotuse sõidukite dünaamika tippinsener, ütleb: „Ratta puhul annab veljele inertsi, kuna velje ümber on palju massi jaotunud. '
See inerts tähendab sisuliselt takistust ratta pöörlemisele. Mõnikord nimetatakse seda pöörlemisinertsiks, kuid täpsem alt nimetatakse seda inertsmomendiks.
Williams lisab: Kuna jalgratas veereb oma ratastel, ei pea te mitte ainult seda massi kiiremini läbi õhu lükkama, vaid ka panema ratta kiiremini ringi käima. Ratta inerts peab vastu pöörlemiskiiruse suurenemisele.’
Ometi on inerts määrav massi kaugus pöörlemiskeskmest: Inertsmoment tuleneb massist, mis asub teatud kaugusel teljest, mille ümber see pöörleb. ratta puhul on see massi kaugus spindli teljest.'
Astuge asja juurde
Kogu see teaduslik jutt viib meid asja tuumani. Ei piisa, kui öelda, et raske ratas on rohkem takistuseks kui raske raam, sest kõik sõltub sellest, kus see raskus rattale jaotub.
On liiga lihtsustatud väita, et "nael ratastel on raamil kaks". Professor Jim Papadopoulis, raamatu Cycling Science autor, ütleb: "Nii tuleb välja, et ümbermõõdul olev mass loendatakse kaks korda, mass kodara keskel 1,5 korda ja mass rummu juures. loetakse üks kord.'
Selle põhjal peaksime kohandama fraasi, et öelda "nael velgedel on rummudel kaks väärt", kuid Williams Lotuses on skeptiline kergemate velgede väidetava kasu suhtes.
‘Näeme, et ratta inertsi vähendamisel on kasulik mõju mittepöörleva massi vähendamisele, kuid see on väga väike. Tegelikkuses on rataste velgedelt säästetud mass tõenäoliselt vähem kui 10% kasulikum kui ülejäänud ratt alt säästetud mass.’
Mõned üsna keerulised arvutused näitavad, et rattavelgede raskuse lõikamisel on kiirenduse eeliseks 0,9%, võrreldes 0,8% raskusega raami küljest lahti lõikamisel.
Kui teie jalgratta pöörleva massi vähendamisest saadav kasu on arutelu all, on järgmine valdkond, mida tuleks kaaluda, güroskoop.
Minge üle mõnele kergemale rattale alla 500 £ eest
Güroskoopi hankimine
Güroskoop on ratas või ketas, mis pöörleb ümber telje nii, et see stabiliseerib ennast. Selle põhjuseks on nurkimpulsi mõju – kui ratta ülemine punkt hakkab seda allapoole tõmbama, näiteks kui ratas on poole pöörde võrra pööranud, on see sama ratta punkt tagurpidi ja surub järsku ratta ratas tagasi vasakule.
Pöörlemise güroskoopiline efekt on põhjus, miks ratas püsti püsib, ja põhjus, miks jalgratta rattad mängivad rolli meie püsti hoidmisel.
Kuna güroskoop töötab sellel nurkjõudude põhiprintsiibil, mõjutab ratta stabiliseerivat jõudu kõige enam ratta välimise osa kaal. Nii et kui velg on raskem, võib see kindlasti tugevama jõuga ratta püsti tagasi lükata?
Ruina Cornelli ülikoolis maalib teaduslikust konsensusest häguse pildi: "Sellele, kas raskem velg on stabiilsem, pole lõplikku vastust." Kuid trend näib olevat see, et suurem güroskoop tundub stabiilsem.’
See viitab sellele, et raskem velg, mitte üldiselt raskem ratas, võib pakkuda rohkem stabiilsust.
Kuid arvestada tuleb ka teise nurga alt. Williams ütleb: Suurema inertsiga rattal oleks võimsam güroskoopiline efekt, kuid on olemas ka teine güroskoopiline efekt – mida kiiremini juhtraua juhitakse, seda suurem on güroskoopiline takistus pööramisele. Nii suur inerts muudab lenksu pööramise ja ratta kallutamise keerulisemaks.’
Raske velg muudab teid sõidu ajal stabiilsemaks, kuid võib ohverdada agility, mida vabam ja kiirem juhtimine võib võimaldada.
Ruina ei nõustu siiski veidi. "Kui öelda, et jalgratas tundub käsitsemisel väga kiire, on see peaaegu kindlasti seotud ratta geomeetria ja massijaotusega roolisõlmes," ütleb ta.
‘Ja pidage meeles, et nurka nõjatumisel on kõige mõjukam raskus sina.’
Lõpuks, kui olete selline sõitja, kes otsib oma komplekti jõudluses väikseid järk-järgulisi parandusi, peaksite keskenduma kergeimate velgede leidmisele, mitte kõige kergemale veljele.
Võite lihts alt teha seda, mida me teised teeme, ja valida need, mis näevad välja kõige lahedamad.
