Miért van ilyen hatása a kerékpár tömegének csökkentésére a sebességre?

Megpróbálom megérteni a kerékpár súlyának fizikáját. Most váltottam egy 11 kg-os országúti kerékpárt egy 8 kg-osra (nyilvánvalóan sokkal több tényező és különbség van a 2 kerékpár között, a súlyon kívül), és észrevettem a csökkentett súly előnyeit. Azonban nem vagyok biztos benne, hogy értem.

miért

Tegyük fel például, hogy az össztömegem 8 + 75, össztömege 83 kg. A különbség ennek és a 86 kg között minimális, de látszólag meghaladja a vártnál nagyobb különbséget.

Feltételezve, hogy a teljes súlyt ki tudom egyenlíteni egy csomag vagy különösen nehéz bidon/nyeregcsomag hordozásával), így az együttes súly megegyezhet, miért tűnik a könnyebb kerékpár mindig gyorsabbnak?

Olvastam valamit a forgási tömegről, amely úgy tűnik, hogy azt jelzi, hogy semmi nem annyira a gravitáció által érzékelt összsúlyával, hanem a mozgó alkatrészek, nevezetesen a kerekei egyenértékű emelési erőfeszítéseivel, és valójában a kerék súlya az, a fő tényező, mert valójában a fél kerék felemelésével kell lendületet adnia. Ez egyfajta giroszkópos effektus, amellyel minél könnyebb forgatni a kereket, annál gyorsabban megy?

5 válasz 5

A két fő "húzás" egy kerékpáron, sík talajon: a gumiabroncsok gördülési ellenállása, valamint a kerékpár és a motoros szélállósága.

Általában egy pontig a nagyobb nyomású gumiabroncsnak alacsonyabb a gördülési ellenállása, mint a simább futófelületű gumiabroncsnak. A gumiabroncs szélessége szintén megmutatkozik, de leginkább abból a szempontból, hogy hogyan befolyásolja a nyomást és a futófelületet.

A szélállóságot befolyásolja a gumiabroncs szélessége, a küllők száma, a csőméret és a versenyző helyzete. Általában a kerékpár "versenyképességének" növekedésével a gumiabroncs szélessége és a küllők száma csökken, és a versenyző pozíciója hajlamosabbá (és ezáltal aerodinamikusabbá) válik. A csőméret nem szokott sokat változni (és valóban növekedhet, ha megy az acél-> alumínium-> szén), de ez a hatás enyhe, és a vázkialakítás finom különbségei jelentősebbek lehetnek.

Ergonómiai változások is lehetnek - például a hajlamosabb vezetési helyzet, bár fárasztóbb, gyakran valamivel jobb a csúcsteljesítménynél.

A csapágy minősége egyáltalán nem jelenik meg. Még az cheapo csapágyaknak is nagyon alacsony veszteségeik vannak, és valószínűleg nem mérhető az eltérés a köztük és a csúcscsapágyak között. (A nagyobb különbség a tartósságban van.)

A kerékpár súlya csak akkor kerül az egyenletbe, amikor "fel kell mászni" (és a gördülési ellenálláshoz nagyon kicsi mértékben), de természetesen ritka olyan útvonal, amelyik legtöbbször nem megy fel/le kb. 0,5% -kal . Ez a 0,5% kb. 10% -kal növeli az állandó sebesség megtartásához szükséges teljesítményt egy holt szintű pályán. De a fenti két kerékpár közötti 3 kg-os különbség körülbelül 0,4% -os teljesítménykülönbséget jelentene ezen a 0,5% -os lejtőn.

A fizika egy része egyszerű. Az m tömegű tárgy lejtőn történő mozgatásához a tömeggel arányos munkamennyiség szükséges. Ez a tömeg a gravitációs gyorsulás és a W = m g d elmozdulás szorzata. Tehát a nehezebb kerékpár számára több munkát igényel. Több átlagos teljesítményre is szükség van ahhoz, hogy rögzített idő alatt ugyanahhoz az emelkedéshez felemelje.

De ha ugyanolyan súlyú kísérletben van, akkor ez a fizikai hatás nincs meg, csak észlelés vagy más fizikai jelenség. Ez is csak a hegymászásra korlátozódik.

A kerekek szöggyorsulása fontos tényező a gyorsulás során. Amikor a kerék szögsebességének növeléséhez nyomatékot alkalmaz, a tehetetlenségi nyomaték tényező. Ez alapvetően annak elszámolása, hogy mekkora tömeg és milyen messze van a tengelytől. Gondoljon egy korcsolyázó alakra, aki karjaikkal forog, majd behúzza őket, hogy gyorsabban forogjanak. A kerekek súlya külön szempont, a fentiekben leírtak.

Egy másik fizikai jelenség lehet aerodinamikai ellenállás. A legegyszerűbb modellekben ez arányos a keresztmetszeti területtel, a sebesség négyzetével és a húzási együtthatóval. Egyesek szerint egy nehezebb, jobb aerodinamikai teljesítményű kerékpár összességében hatékonyabban teljesít. Tekintettel a motoros együttes súlyára, ez megfelelő sebességnél igaz lehet.

Végül számos könnyebb és hatékonyabb érzés lehet a könnyebb kerékpáron. Még az is lehet, hogy az illeszkedés aerodinamikailag előnyösebb helyzetbe hozza. De jobban érzi magát egy megfelelően felszerelt kerékpáron.

Próbálja ki az új kerékpárt a régi kerekekkel és megrakott táskával. Ha mégis gyorsabban érzi magát, akkor annak kell lennie, mert jobban illik hozzád.

A következő a szeméttudomány:

Játszik a dinamikus súrlódás a mozgó felületeken - arra tennék rá, hogy a 8 kg-os alkatrészeknek jobb minőségű alkatrészei vannak, ezért csapágyuk van, mint a 11 kg-os kerékpárnál. Semmi köze a súlyhoz, de a kerékpározásban a súly és a minőség elválaszthatatlanul összefügg

A kerékpáros hajtáslánc mechanikai veszteségei csekélyek - és amikor gyorsan futsz a szinten, a munka nagy része a légellenállás ellen irányul, ami azt jelenti, hogy csak a sebesség változásának négyzetgyökét kapod. Tehát a különbség egy nagyon jó kerékpár és egy kiváló között ezen a területen olyan lesz, mint az 1,01 négyzetméter.

A gumiabroncsok egy másik tényező - határozottan gyorsabb vagyok a könnyű szénszálas országúti kerékpáromon, mint a nehéz acél ingázó kerékpárom, de a közúti kerékpárnak könnyű 23 mm-es gumiabroncsai vannak @ 110 psi, míg az ingázáskor sokkal nehezebb (defektálló) 32 mm-es gumiabroncsok vannak 80 psi-nél. kerékpár, így gyanítom, hogy a legtöbb különbség a kerekekben van (és aerodinamikusabb helyzetben van a közúti kerékpáron). - Johnny '13. Október 21., 19:51

Félszemét. Az ingázó kerék magasabb RR gumiabroncsokkal rendelkezik, mert egy versenyzőnek a sebesség, az ingázóknak pedig a defektvédelem és a gumiabroncsok tartóssága érdekében kell csomagolnia - de ha a gumiabroncs kialakítása azonos, akkor a LOWER gördülési ellenállás alacsonyabb!

A merevség is befolyásolja. Minél merevebb a BB terület, annál kevesebb energiát veszít a keret hajlítása. Mennyit, nem tudtam megmondani. De a hegymászáshoz szükséges tömeg csökkenése, megnövekedett merevség és csökkentett súrlódás a kerekek együttes teljesítményének növelése érdekében valószínűleg valami érezhetőt eredményez

Igen, a kerékpárújságok szerint ez ok arra, hogy hirdetőiknek drágább CF kerékpárokat vásároljanak. De a laboratóriumi vizsgálatok nem mutatták ki. Valójában a hajlékonyabb keretek gyorsabbak lehetnek, főleg mászáskor - mert a hajlítás miatt a keret rugót simító erőátvitelként működik

. A szupermerev kerékpárok kiválóak az elit sprinterek számára, de mindenki másnak drága és kényelmetlen pénzkidobás.

A kerekek szöggyorsulása fontos tényező a gyorsulás során.

Ez tényező, de hihetetlenül apró. A kerékpárosok által elkövetett hülyeségek közül valószínűleg az a gondolat, hogy a kerék súlyának nagy hatása van, valószínűleg a leghülyébb, mert mindenki látott ellenkező bizonyítékot. Ha a kisiklókon dolgozik, és a pedálokat pörgeti, van-e nagy visszahúzás a sebességre kerülő kerékre? De azonnali. Ha pedig egy bőrkesztyűt visel, akkor ecsettel a kezével megállíthatja a fordulatszámon 20 km/h sebességgel mozgó kereket. Mindkét dolog azért van, mert a kerék megpörgetéséhez szükséges energia kicsi. (Van erre egy képlet - állítólag középiskolában tanultad!)

A kerék esetében a legrosszabb az, hogy a mozgási energiához a nem forgó tömeg kétszeresére van szükség. Tehát 2 kg-os kerekek, 10 kg-os váz és 50 kg-os motorok esetén ez 4-10-50. A keréktömeg hatása még kisebb lesz, ha reális esetet veszünk figyelembe rezisztív erőkkel.