Технічні питання: Чи важлива вага колеса?

Леннард Зінн відповідає на інші запитання щодо ваги велосипеда, а читачі зважують попередні колонки

Поділитися цим

Приєднуйтесь до VeloNews.com

Створіть персоналізовану стрічку та додайте вибране до закладок.

Вже є аккаунт?

Приєднуйтесь до VeloNews.com

Створіть персоналізовану стрічку та додайте вибране до закладок.

Вже є аккаунт?

Чи вага колеса насправді має значення? Фото: Кейсі Б. Гібсон | www.cbgphoto.com

Примітка редактора: Регулярна рубрика Леннарда Зінна присвячена розгляду технічних питань читачів щодо велосипедів, догляду за ними та того, як ми, як гонщики, можемо використовувати їх якомога зручніше та ефективніше. Читачі можуть надсилати короткі технічні запитання безпосередньо до Zinn.

Шановний Леннард,
Я з цікавістю прочитав вашу рубрику від 22 травня («Чи важлива вага велосипеда?»). У мене є наступне запитання: чи вага колеса насправді має значення (особливо під час підйому)?

Посилання, які ви включили у свою відповідь на попереднє запитання, були корисними - приємно мати можливість кількісно визначити, скільки ви отримаєте, обрізавши вагу велосипеда. Я дивував, однак, що, здавалося, не мало значення, чи обрізали вагу від рами чи від коліс. За першим посиланням, яке ви надали, вони провели окремі тести, додавши чотири фунти до рами і чотири фунти до ободів - і показник продуктивності за 50 хвилин їзди вгору по Альпе д’Юез був однаковим!

Це не одразу видно з цифр, які вони повідомляють. Але як тільки ви помітите, що середня потужність вершника була нижчою у випадку з “доданою вагою обода”, і ви налаштуєтесь на цю меншу потужність, різниця у часі між цими двома корпусами (вага обода проти ваги рами) становить лише п’ять секунд. Середня потужність була на 0,72 відсотка нижчою у випадку “доданої ваги обода”, тому, якщо відняти 0,72 відсотка від часу в такому випадку, ви отримаєте 52:01 - 0:22 = 51:39, лише на п’ять секунд повільніше, ніж „кадр ваги з додаванням ”.

Я знайшов цей результат досить дивовижним. Я завжди чув, що одним із найвірніших способів покращити своє сходження є використання легких коліс, особливо коліс із легкими ободами. Але цей тест, схоже, вказує на те, що стара максима "просто не так".

Яка ваша думка щодо цього питання? Чи пропонують легкі колеса якусь значну перевагу під час підйому? Або цей результат майже відповідає іншим результатам, які ви бачили - і вага колеса насправді є не більш значною, ніж вага рами під час підйому?
- Дейв

Шановний Леннард,
Цікавий аналіз. Але чи обертальна вага не враховує більше, ніж статичну? Я чув, що обертальна вага має в чотири рази більший ефект, так що зняти 400 грам з колес/шин - це те саме, що зняти 1,6 кілограма з велосипеда.

Крім того, якщо Мігель вважає, що першокласний вуглецевий велосипед важить 17 фунтів, він неандерталець. У одного є повний SRAM Red Guru, який важить на вазі в 12,1 фунта. My Ultegra BH Cristal знаходиться в категорії 15-16 фунтів.
- Тамар

Шановні Дейв і Тамар,
Немає сумніву в тому, що якщо гонщик піднімається з постійною швидкістю, не має значення, де на велосипеді знаходиться вага. Додаткова маса може бути сконцентрована на педалях, на ободах, в рамі або в ступицях, і доки загальна вага велосипеда однакова, і він має однакові характеристики, це створить однакову стійкість до водія зусиль.

Тим не менш, також немає сумніву, що для прискорення тієї ж маси маси потрібно більше енергії, якщо вона розташована на ободі, як якщо б вона розташована в центрі колеса (або на рамі). Це можна легко виміряти за допомогою секундоміра на нашому крутильному маятнику Velo, який ми роками використовуємо для вимірювання інерції обертання колеса: якщо у вас є два колеса однакової загальної маси, але одне з них має більше маси на ободі, ніж інше, це потрібно буде довше крутитися вперед-назад один раз (тобто період коливань буде довшим, а частота коливань буде нижчою) на крутильному маятнику. Але Тамар, якщо є обставина, при якій «обертальна вага має в чотири рази більший ефект, так що зняти 400 грам з колес/шин - це те саме, що зняти 1,6 кілограма з велосипеда», це дуже ізольована обставина за надзвичайно високе прискорення від повільної до високої швидкості. Можливо, у стартовому старті в переслідуванні чи короткому часу…

Велосипед завжди повинен прискорюватися принаймні один раз, щоб набрати швидкість, і для цього знадобиться більше енергії, якщо додана маса знаходиться на ободі, ніж якщо її замість цього додали до рами. Одне питання полягає в тому, чи зайва енергія, необхідна для цього початкового прискорення, є тривіальною і чи можна її ігнорувати чи ні. Після цього, навіть якщо гонщик прискорює і гальмує однаково на кожному велосипеді, не використовуючи гальм, не буде мати значення, де знаходиться додаткова вага, принаймні в "ідеальному, без тертя Всесвіті", який використовується в елементарних фізичних розрахунках руху. Якщо гонщик припинить крутити педалі, навіть під час підйому, його понесе далі на схил ефект маховика важчих дисків, ніж він буде на велосипеді з вагою, доданою до рами. Потім, коли він знову почне крутити педалі, він опиниться в тій же точці за ту ж кількість часу на будь-якому велосипеді. Це принцип, від якого залежав Ондрей Сосенка, коли встановлював рекорд години з важкими ободами; він міркував, що важкі ободи будуть нести його з собою і підтримувати швидкість більш постійною, коли він переживає періоди слабкості та сили. Здавалося, йому це вдалося; Я не збираюся сперечатися з таким результатом.

Якщо гонщик гальмує, тоді знову вступає в дію розрахунок прискорення, і знову потрібно більше енергії, щоб розігнати велосипед із доданою вагою на ободах. Знову ж таки, наскільки тривіальна ця додаткова енергія для двох колісних пар з однаковою масою, але різними моментами інерції? Ми знаємо, що колесо з меншою інерцією в цій ситуації буде швидшим, але наскільки швидше? Якщо ви хтось, хто замінює сталеві болти, утримуючі клітини ваших пляшок, алюмінієвими або вуглецевими болтами, то неодмінно отримайте малоінерційні колеса - вони будуть швидшими. Але якщо ви не той, хто витрачає гроші на дуже невеликі переваги в експлуатаційних якостях, то я здогадуюсь, що різниця інерційності коліс між двома колісними партами однакової маси не буде турбуватися. Але я не можу точно сказати, наскільки велика різниця, поки я не побачу більше подібних даних або поки ми не перевіримо їх самі.
- Леннард

Шановний Леннард,
Цього тижня я прочитав вашу колонку технічних питань і бачу, що ви використали посилання, яке я надіслав, щоб відповісти на відповідне запитання, але не на запитання, яке я задав. Ну, гм, ... ласкаво просимо. Радий, що міг допомогти.

Подумав про це, і мені цікаво, чи причиною, яку ви вирішили не обговорювати моє запитання, є те, що цим ви могли б змінити мислення (і, отже, звички витрат) багатьох своїх читачів - а деякі рекламодавці журналу можуть не радіти цьому.

Відповідаючи на своє запитання, ви в основному говорите своїм читачам, що: Так, вам потрібно витратити тисячі доларів на легкий велосипед, якщо ви хочете залишатися на рівних ігрових полях - особливо під час сходження.

І, не обговорюючи питання, яке я задав, ви НЕ даєте зрозуміти своїм читачам: Ні, вам не потрібно витрачати тисячі доларів на суперлегку колісну колію, щоб бути на рівних умовах під час сходження.

Я був бігуном протягом багатьох років (середня школа, коледж), відкрив для себе їзду на велосипеді лише 7-8 років тому. І хоча я люблю їздити на велосипеді, одне з того, що мені здалося жахливим, - це те, скільки грошей потрібно занурити в нього, щоб бути конкурентоспроможними. (Для бігу ви купуєте хорошу пару кросівок, і ви в значній мірі обладнані, як і професіонали.) І, звичайно, більшість продавців обладнання роблять все можливе, щоб сприяти цьому апетиту до найновіших та найкращих велосипедних приналежностей.

Але більшість конкурентоспроможних велосипедистів не зовсім заможні - більшість з тих, кого я знаю, молоді, борються фінансово, багато хто лише створює сім'ї і вливає жахливо багато часу та енергії та зароблених грошей на свою пристрасть. Я б подумав, що деякі з них можуть бути раді дізнатися, що їм насправді не потрібно занурювати ще кілька тисяч доларів у надлегкий комплект коліс, щоб залишатися конкурентоспроможними.

Мені здається, ви могли б допомогти розвінчати тут досить поширений міф про велосипедиста, Леннард, і допомогти цим багатьом велосипедистам. (Допоможіть звільнити нас від тиранії вуглецевих сутенерів!)

Вибачте, якщо я тут поза базою. Якщо я неправильно читаю ситуацію і занадто цинічний, будь ласка, дайте мені знати, я буду радий це почути. (І просив би вибачення!)
- Дейв

Шановний Дейве,
Насправді, не моєю місією було поширювати «тиранію вуглецевих сутенерів», коли я обирав, які питання брати до колони. Ваше запитання було по суті таким же, як і на відповідь іншого Дейва, і я вже відповів на нього. Я деякий час хотів повторити той експеримент "вода в колесах" на нашій місцевій горі Флагстафф і перевірити, чи отримаємо ми ті самі результати, що і в Альпі-д’Юез. Я ще не дійшов до цього і маю надію на майбутнє.
- Леннард

Відгуки про колонку ваги велосипеда минулого тижня

Шановний Леннард,
Не до каламутної води, але додаткова вага велосипеда може відчувати себе важче, ніж додаткова вага вершника, оскільки він марний для руху. Вага вершника - це не просто сила, яку потрібно подолати, а сила, яку можна використати, щоб додати потужність педалям. Вага велосипеда, за винятком коліс з ефектом маховика, не може використовуватися однаково.

Цей зв’язок між вагою вершника та вагою велосипеда стає все більш вираженим із зменшенням ваги вершника та меншою мірою із збільшенням ваги вершника. Це може пояснити, чому велосипедистів-рекреаторів менше турбує вага велосипеда, і скелетні гонщики одержимі цим. Можливо, це добре для тих з нас, хто не фінансується?

Звичайно, такий напрям мислення менш актуальний, коли ви говорите про лежачого. У цих випадках положення мотоцикліста на велосипеді не дозволяє їм використовувати свою вагу на свою користь.
- Павло

Шановний Леннард,
Дякую за публікацію мого листа. На мій жах, я виявив помилку в своїх цифрах, хоч і невелику: при 5 милях на годину різниця потужності становить 10 Н х 2,2 м/с = 22 Вт, а не 32 Вт. Крейдуйте це до поганого набору тексту та коректури.
- Лоуренс

Шановний Леннард,
Ви нещодавно відповіли на коментар на цю тему таким:

"Насправді, у всесвіті без тертя, це прискорення та уповільнення завдяки різним зусиллям кручення педалей не має різниці, оскільки ви отримуєте енергію назад".

Враховуючи обмежений контекст їзди на горі, це неправильно. Сила тяжіння постійно застосовує протидію, завдяки чому велосипед буде гальмувати та прискорюватися з різницею потужності педалей (припускаючи, що велосипед завжди рухається вперед). Кінетична енергія у вертикальній площині, яка втрачається, коли велосипед уповільнюється внаслідок дії сили тяжіння, втрачається назавжди (принаймні, у напрямку вгору - це все, про що ми дбаємо, коли хочемо хоча б піднятися). Ви не отримаєте його назад, принаймні до того, як ви спустите пагорб.

Тертя просто визначає, скільки додаткової енергії потрібно для того, щоб дістатися до вершини пагорба, енергія, яка тоді недоступна, може бути перетворена назад у кінетичну енергію від спаду. Отож, розглядаючи лише гору, вся енергія здається «втраченою» - будь-яке тертя означає, що ви втрачаєте ще більше.
- Павло

Шановний Леннард,
Що стосується питання про вагу велосипеда Мігеля, ви можете зробити усі розрахунки та фізику у світі, але 29-фунтовий велосипед проти 17-фунтового велосипеда буде поводитися зовсім інакше в реальних програмах. Легший, дорожчий велосипед буде краще справлятися, краще зупинятись, краще рухатись і, як правило, просто почуватись краще і матиме прекрасний знімок, якого ви ніколи не знайдете на папері, оскільки різниця набагато більша, ніж маса.

Ви тут не говорите про яблука та апельсини: це не брати 17-кілограмовий Cervélo і порівнювати його з тим самим мотоциклом із додатковим 12-кілограмовим навантаженням. 29-кілограмовий дорожній велосипед буде мати гірші якості перемикання передач, гальмування, керованість та їзду. Тут легша рама буде прощати і реагувати там, де це потрібно, де 29-фунт буде їздити як ізотропний валун. І, як правило, легший велосипед прослужить довше, з більш жорсткими допусками та більшою точністю в конструкції.

Якщо ви говорите про економію в 1000 доларів між 20-кілограмовим велосипедом і 17-кілограмовим велосипедом, це одне; Ви говорите вгорі лінії проти нижньої частини ствола, і це не відображається на папері. Ford Focus підніме вас на гору, але Ferrari зробить це не тільки швидше, але і з абсолютно іншим досвідом.
- Роберт

Шановний Леннард,
Я стежив за цією дискусією, а також маю додати свої $ .02.