Чому зниження ваги велосипеда має такий вплив на швидкість?

Я намагаюся зрозуміти фізику ваги велосипеда. Я щойно перейшов з 11-кілограмового дорожнього велосипеда на 8 кг (очевидно, що між двома велосипедами, крім ваги, є набагато більше факторів та відмінностей), і я помітив перевагу зменшення ваги. Однак я не впевнений, що це розумію.

Скажімо, наприклад, моя загальна вага становить 8 + 75 для загальної ваги 83 кг. Різниця між цим і 86 кг є мінімальною, але все-таки є різницею, що здається вищою за те, що я б очікував.

Якщо припустити, що я міг би зрівняти загальну вагу, перевозячи пачку або особливо важкий пакет бідон / сідло) таким чином, щоб комбінована вага могла бути однаковою, чому легший велосипед завжди здається швидшим?

Я прочитав щось про обертальну масу, що, здається, вказує на те, що це не так багато з вашою комбінованою вагою, як сприймається через гравітацію, а з рівномірним зусиллям підйому рухомих деталей, а саме ваших коліс, і насправді це вага колеса, є головним фактором, оскільки вам потрібно змусити підняти половину колеса, щоб створити імпульс вперед. Це такий собі гіроскопічний вплив, завдяки чому простіше повернути колесо, тим швидше ви рухаєтесь?

Два основні «тяги» на велосипеді, на рівній землі, - це опір коченню шин та опір вітру велосипеда та вершника.

Як правило, до певної точки шина з більш високим тиском матиме нижчий опір коченню, як і шина з більш плавним протектором. Ширина шини також відображається, але в основному з точки зору того, як вона впливає на тиск і протектор.

На вітростійкість впливає ширина шини, кількість спиць, розмір трубки та положення вершника. Як правило, у міру збільшення "швидкості" велосипеда ширина шини та кількість розмовлянь зменшуються, а положення гонщика стає більш схильним (а отже, більш аеродинамічним). Розмір труб не має великої різниці (і може фактично збільшуватися, коли ви переходите сталь-> алюміній-> вуглець), але цей ефект незначний, а тонкі відмінності в конструкції каркаса можуть бути більш значущими.

Також можуть бути ергономічні зміни - наприклад, більш схильна до їзди позиція, в той час як більше стомлюється, часто дещо краща для пікової потужності.

Якісна якість навряд чи відповідає цифрам. Навіть підшипники cheapo мають дуже низькі втрати, і різниця в перетягуванні між ними та верхніми підшипниками, ймовірно, не піддається вимірюванню. (Більша різниця полягає в довговічності.)

Вага велосипеда входить в рівняння лише тоді, коли треба «піднятися» (і в дуже незначній мірі для опору коченню), але, звичайно, рідко є маршрут, який не йде вгору / вниз на 0,5% або близько більшості часу . Це на 0,5% збільшує потужність, необхідну для утримування стійкої швидкості приблизно на 10% протягом мертвого ходу. Але різниця в 3 кг між цими вищезазначеними мотоциклами становила б приблизно 0,4% різниці потужностей на цьому схилі 0,5%.

Деякі з фізики прості. Щоб перемістити об'єкт маси м до похилій поверхні вимагає кількість роботи пропорційно вазі. Це маса, кратна гравітаційному прискоренню, зміщеному W = мгд . Тож для важчого велосипеда потрібно більше роботи. Також потрібно більше середньої потужності, щоб підняти її за той же підйом за фіксований час.

Але якщо у вашому експерименті з однаковими вагами тоді цього фізичного ефекту немає, це просто сприйняття чи інше фізичне явище. Також це обмежується сходженням.

Кутове прискорення ваших коліс є фактором, коли ви прискорюєтесь. Коли ви застосовуєте крутний момент для збільшення кутової швидкості колеса, момент інерції є фактором. Це в основному облік того, яка маса і наскільки далеко вона від осі. Подумайте, як фігурист викручується з витягнутими руками, а потім тягніть їх, щоб швидше крутитися. Гравітація на колесах - це окремий розгляд, описаний вище.

Іншим фізичним явищем в грі може бути аеродинамічне перетягування. У найпростіших моделях це пропорційно площі поперечного перерізу, квадрату швидкості та коефіцієнту перетягування. Деякі кажуть, що важчий велосипед з кращими аеродинамічними характеристиками в цілому справляє ефективніше. Враховуючи комбіновану вагу з вершником, це може бути правдою на достатній швидкості.

Нарешті, на легшому велосипеді можуть бути різноманітні фактори підгонки, які дозволять вам відчувати себе легше та ефективніше. Можливо навіть, що прилягання поставить вас у більш вигідне аеродинамічне положення. Але ви будете почувати себе краще на правильно обладнаному велосипеді.

Спробуйте новий велосипед зі старими колесами та завантаженою сумкою. Якщо він все-таки відчуває себе швидше, це повинно бути, тому що вам більше підходить.

Далі йде наука про сміття:

Динамічне тертя на рухомих поверхнях вступає в гру - я б сказав, що у 8 кг є більш якісні компоненти і, отже, підшипник, ніж 11 кг на велосипеді ..... Нічого спільного з вагою, але в велосипеді вага і якість нерозривно пов'язані

Механічні втрати в силовому агрегаті велосипеда невеликі - і коли ви швидко бігаєте на рівні, більша частина роботи проти опору повітря, а це означає, що ви отримуєте лише квадратний корінь посилення як зміну швидкості. Таким чином, різниця між досить хорошим велосипедом і відмінним в цій області буде чимось на зразок sqrt 1,01 ...

Шини - ще один фактор - я, безумовно, швидше на моїм легкому вуглепластиковому дорожньому велосипеді, ніж на моїх важких сталевих велосипедах, але дорожній велосипед має легкі 23-мм шини @ 110psi, порівняно зі значно важчими (стійкими до проколу) 32-мм шинами при 80psi на маршруті велосипед, тому я підозрюю, що більша частина різниці - у колесах (і більш аеродинамічне положення на дорожньому велосипеді). - Джонні 21 жовтня 1313 о 19:51

Напівжиріння. Колесо для велосипедів може мати більш високі шини RR, тому що гонщик буде завантажуватись на швидкість, а також на захист від проколів та довговічність шини - але коли конструкція шини однакова, то ширший опір кочення!

Жорсткість також впливає на. Чим жорсткіше зона BB, тим менше втрачається потужність на згинання кадру. Скільки я не міг сказати. Але зменшення маси для сходження, підвищена жорсткість і зменшене тертя для збільшення потужності колеса, можливо, додають до чогось помітного

Так, це те, що розповідають журнали для велосипедів, це причина купувати їх рекламодавцям дорожчі велосипеди CF. Але лабораторні тести цього не показали. Насправді, більш гнучкі рамки дійсно можуть бути швидшими, особливо в підйомі - адже гнучкість змушує рамку виконувати функцію передачі живлення пружиною.

http://janheine.wordpress.com/2011/02/27/a-journey-of-discovery-part-5-frame-stiffness/

http://bikemagic.com/how-to/mountain-bike-maintenance/stiffness-and-the-sean-kelly-paradox.html

... Супер жорсткі велосипеди відмінно підходять для елітних спринтерів, але для всіх інших - дороге і незручне марнотратство.

Кутове прискорення ваших коліс є фактором, коли ви прискорюєтесь.

Це фактор, але неймовірно крихітний. З усіх дурних речей, які велосипедисти вірять у продуктивність, думка про те, що маса колеса має великий ефект, мабуть, найглупіша, бо всі бачили докази протилежного. Коли ви працюєте на своїх дилерах і крутите педалі, чи є велика здатність колеса до швидкості? Ні, це моментально. А якщо ви одягнете пару шкіряних рукавичок, ви можете зупинити колесо, що рухається зі швидкістю обороту в хвилину на 20 км / год за допомогою пензля ваших рук. Обидві ці речі є тому, що енергія, необхідна для того, щоб закрутити колесо, крихітна. (Для цього є формула - ви повинні були це вивчити в середній школі!)

Найгірший випадок для колеса - це те, що для кінетичної енергії йому потрібна подвійна енергія не обертової маси. Отже, на колеса 2 кг, раму на 10 кг та на 50 кг наїзника, це від 4 до 10 до 50. Ефекти колісної маси стають ще меншими, якщо врахувати реалістичний випадок із резистивними силами.

Я намагаюся зрозуміти фізику ваги велосипеда. Я щойно перейшов з 11-кілограмового дорожнього велосипеда на 8 кг (очевидно, що між двома велосипедами, крім ваги , є набагато більше факторів та відмінностей) , і я помітив перевагу зменшення ваги. Однак я не впевнений, що це розумію.

..Так ви зовсім не помітили різниці через вагу. Ви припустили це, тому що саме це і веде маркетинг велосипедів.

Я здогадуюсь, що ви відчули суміш плацебо та стійкості до зменшення кочення - шини однакової ширини та категорії можуть змінюватись приблизно на 50% в RR.

Це насправді не має великого впливу на швидкість. Майте на увазі, коли ви їдете, це не лише вага велосипеда, з яким ви маєте справу. Це також вага вершника і що б ви не носили. Якщо додати, що втратити кілька кілограмів рідко буває більше, ніж загальне зниження ваги на 5%, як правило, більше схоже на 1-2%.

Якщо ви думаєте, що скидання фунта з велосипеда має величезну різницю, то наступного разу, коли ви будете їздити, скинете з велосипеда повну пляшку з водою і побачите, чи раптом ви станете значно швидшими. Ви не будете. Результати перегонів це підтверджують. Погляньте на середню швидкість Тур-де-Франс-2012 та Тур-де-Франс 1982 року. Протягом цього 30-річного розриву середній байк впав у вазі понад 6 фунтів (25-30%!), Але середня швидкість подорожчала менше ніж на 1 км / год. Також пам’ятайте, що мотоцикли також стали більш аеродинамічними, команди стали більш скоординованими у своїй тактиці (завдяки радіостанціям та телевізійним каналам на телевізорах у машинах команди), тепер їзда готується з більшою точністю (немає лічильників електроенергії ще у 82-х роках), а наїзники приходять в Тур краще відпочивав через коротший графік гонок.

Легкі велосипеди відчувають себе легше багато в чому завдяки ефекту плацебо. Крім того, якщо велосипед швидше, важко сказати, чи це через те, що він легший. Єдиний спосіб реально виміряти, що це взяти два абсолютно однакових велосипеда і додати вагу одному, а потім зробити подвійний сліпий тест з даними, що фіксуються на лічильнику потужності. Люди провели ці дослідження, і результати показали, що вага майже не велика справа, що більшість з нас думає, що це.

Все, що сказано, легші велосипеди - це веселіше. Вони просто є. ;)