Lasimme suuren pyöräkeskustelun lepäämään hankkimalla luonnontieteiden oppikirjat
Markkinoilla on hämmästyttävä valikoima pyöriä, joista useimmat lupaavat tehdä sinusta nopeamman ja tehokkaamman. Monet pitävät paljon siitä, kuinka kevyitä ne ovat, mutta harvoin he selittävät, missä pyörässä suurin osa massasta sijaitsee: navassa vai vanteessa?
Se sai meidät ajattelemaan. Jos sinulla olisi kaksi pyörää, joilla on sama kokonaispaino ja malli, mutta toisella olisi enemmän painoa navassa ja toisessa vanteessa, mikä tekisi sinusta nopeamman keskimääräisen ajon aikana? On aika saada vanhat fysiikan oppikirjat taas ulos.
Aloitetaan hitaudesta. Hitausmomentti toimii sillä periaatteella, että massaa kauempana pyörimiskeskiöstä on vaikeampi pyörittää kuin massaa lähellä pyörimispistettä. Pyöräilyssä edellinen tarkoittaa tietysti vannetta, jälkimmäinen napaa. Newtonin toinen liikesääntö, kun se liittyy pyöriviin esineisiin, sanoo α=t/i, missä α on pyörimiskiihtyvyys, t on nettovääntömomentti ja i on hitausmomentti. Toisin sanoen mitä suurempi inertia on, sitä hitaampi kiihtyvyys samalla vääntömomentilla.
Marco Arkesteijn, Aberystwythin yliopiston urheilu- ja liikuntatieteilijä, tarjoaa toisen tavan ymmärtää inertiaa: Ajattele taitoluistelijaa, joka pyörii paikallaan käsivarret ojennettuina. Ne pyörivät kehon keskipisteen – paikallaan olevan osan – ympärillä. Tämä on niiden pyörimiskeskus. Työntämällä kätensä kehoonsa he lisäävät pyörimisnopeutta. He vähentävät massaa, joka on kauimpana pyörimiskeskuksesta, mikä alentaa inertiaa. Koska järjestelmän energia on vakio, niiden kulmanopeus kasvaa.’
Lyhyesti sanottuna näyttää siltä, että pienempi paino vanteella vastaa nopeampia kiihtyvyksiä, koska se vaatii vähemmän energiaa tietyn nopeuden saavuttamiseen. Näet tämän edun, kun Philippe Gilbertin k altainen lyöntimies nostaa lyhyen nousun – skenaario, joka on varmistettu tiellä. Mavicin tuotepäällikkö Maxime Brunand suoritti kokeen, jossa hän lisäsi 50 g kahdelle pyöräsarjalle – toisella vanteella, toisella navalla – ja hänen ajotehonsa oli jopa 500 wattia 10 % k altevuudessa. kuinka kauan heillä kesti saavuttaa 20 kmh. "Pyörellä lisäpainolla kesti viisi kertaa pidempään saavuttaa 20 km/h kuin silloin, kun samaa vannetta käytettiin tasaisella", hän sanoo. "Käytettäessä pyöriä, joiden paino on lisätty navaan, kesti vain neljä kertaa niin kauan saavuttaa vastaava vaakanopeus. Pohjimmiltaan rinteissä hitaus tulee tärkeämmäksi.” Ranskan tiimi havaitsi myös, että tasaisella tiellä”oli helpompaa ylläpitää nopeutta” käyttämällä vanteessa ylimääräisiä renkaita.
Vauhtipyöräefekti
Se tuo meidät vauhtipyöräefektiin. Voisiko raskaampi vanne kantaa vauhtia ratsastajalle kerran vauhdissa, aivan kuten veturin pyörä kantaa vauhtia höyrykoneelle? Ondrej Sosenka rikkoi tunnin ennätyksen vuonna 2005 ajamalla 49,7 kilometriä. Tšekkiläinen ratsastaja oli yksi suurimmista koskaan ammattitaidolla kilpailevista ratsastajista. Hän painoi 90 kiloa ja oli kaksi metriä pitkä. Hänen ennätyspyöränsä painoi 9,8 kiloa, mukaan lukien 3,2 kiloa painava takapyörä – syynä Sosenka väitti, että vaikka raskaammalla pyörällä maksiminopeuden saavuttaminen kesti kauemmin, se oli siellä helpompi pysyä siellä. Eddy Merckx näki kovasti pitääkseen koko pyöränsä mahdollisimman kevyenä radalla kilpaillessaan.
Kuka on oikeassa? "Joissakin tapauksissa hieman raskaampi pyörä vanteella voi johtaa nopeampaan aikaan, kuten tasaisella kurssilla", sanoo Paul Lew, Reynolds Wheelsin innovaatiojohtaja. "Se voi myös hyödyttää pyöräilijää, joka käyttää suurimman osan energiastaan polkimen alasvedolla. Raskaampi pyörä voi auttaa täyttämään puuttuvan voiman poljinnopeuden taka- ja ylöspäin suuntautuvassa osassa siirtämällä pyörän liikemäärän alaspäin.’
Joten kannattaako Sir Brad ladata vanneensa lyijyllä yrittäessään Hour-ennätystä kesäkuussa? Entä tavallisille ratsastajille tiellä? "Vaikka on totta, että hieman raskaampi pyörä voi johtaa nopeampaan aikaan täysin tasaisella radalla, tämä on poikkeus, ei sääntö", Lew sanoo. Useimmissa maantieajoissa lisäpaino osoittautuu pikemminkin esteeksi kuin hyödyksi: "Loppujen lopuksi pyörän tuottama liikevoima, jota käytetään vauhtipyöräilmiön luomiseen nopeuden lisäämiseksi, maksaa pyöräilijälle." Pyöräilijä saa vähemmän tuottoa ja hyötyä kuin vaivan kustannukset. Kustannukset eivät ole suuremmat kuin voitto.’
Entä pienemmät pyörät?
Näyttää siltä, että raskaiden vanteiden vauhtipyörävaikutus tuottaa tulosta vain hyvin erityisissä olosuhteissa, kun taas vanteiden painon vähentämisestä voi olla todellista hyötyä noustessa tai kiihdytettäessä. Ja koska inertia kasvaa mitä kauempana massa on navasta, onko meille kaikille perusteita käyttää pienempiä 650c pyöriä tavallisen 700c:n sijaan? Se oli trendi, joka nähtiin triathlonissa 1990-luvun alussa ja puolivälissä, ja tutkimukset ovat osoittaneet 8 %:n painonsäästön tällaisella pyörällä.
’Uskon, että kaikki edut kumoavat useat tekijät, mukaan lukien mukavuus, Arkesteijn sanoo. "Tieltä tuleva surina on voimakkaampaa pienemmän säteen vuoksi." 650c:n pyörän on myös pyörittävä enemmän kuin 700c (510 kierrosta kilometrillä verrattuna noin 475:een), mikä tarkoittaa enemmän kitkaa. "Isompi ratsastaja tuntee tämän surinan vieläkin voimakkaammin lisäpainonsa vuoksi", Arkesteijn jatkaa. Mitä tässä ei tietenkään oteta huomioon, on aerodynamiikka. Raskaampi vanne voi tarjota etuja, jos tätä painoa käytetään paremman muodon luomiseen ilmassa. "Jos olet iso yksikkö ja pystyt pitämään vauhtisi mäessä, raskaampi vanne on vähemmän haittaa sinulle, koska nautit suuremmasta aerodynaamisesta vaikutuksesta", sanoo Jonathan Day Strada Handbuilt Wheelsistä."Jos olet kuitenkin laiha 62 kg ja olet erinomainen kiipeämisessä, haluat jotain kevyttä reunaan maksimoimaan vauhtisi mäkeä ylös."
Loppujen lopuksi useimmilla ihmisillä ei kuitenkaan ole valittavanaan erilaisia pyöriä, jotka sopivat kaikkiin ajo- ja tieolosuhteisiin. Joten, paitsi erityisissä olosuhteissa ja täydellisissä olosuhteissa, kevyemmät vanteet ovat yleensä parempia maksimoimaan nopeuden ja nautinnon. Ja keuhkoja repivästä kivusta ja hikivirroista huolimatta pyöräilyssä on kyse.
