Încerc să înțeleg fizica greutății bicicletei. Tocmai am făcut o trecere de la o bicicletă rutieră de 11 kg la una de 8 kg (evident că există mult mai mulți factori și diferențe între cele 2 biciclete, altele decât greutatea) și am observat beneficiul unei greutăți reduse. Cu toate acestea, nu sunt sigur că o înțeleg.

bicicletei

Să presupunem, de exemplu, greutatea mea combinată este de 8 + 75 pentru o greutate totală de 83 kg. Diferența dintre aceasta și 86 kg este minimă, dar face o diferență aparent dincolo de ceea ce m-aș aștepta.

Presupunând că aș putea egaliza greutatea totală purtând un pachet sau un pachet de bidon/șa deosebit de greu), astfel încât greutatea combinată să poată fi aceeași, de ce este bicicleta mai ușoară întotdeauna aparent mai rapidă?

Am citit ceva despre masa de rotație, ceea ce pare să indice că nu are nimic de-a face cu greutatea combinată percepută prin gravitație, ci cu efortul de ridicare echivalent al pieselor în mișcare, și anume roțile, și de fapt greutatea roții este aceea că este factorul major, deoarece trebuie să ridicați jumătate din roată pentru a produce un impuls înainte. Este acesta un fel de efect giroscopic prin care este mai ușor să vă rotiți roata cu atât mergeți mai repede?

5 Răspunsuri 5

Cele două „trageri” majore pe o bicicletă, pe un teren plan, sunt rezistența la rulare a anvelopelor și rezistența la vânt a bicicletei și a călărețului.

În general, până la un punct, o anvelopă cu presiune mai mare va avea o rezistență la rulare mai mică, la fel ca și o anvelopă cu banda de rulare mai netedă. Lățimea anvelopei apare și ea, dar mai ales în ceea ce privește modul în care influențează presiunea și banda de rulare.

Rezistența la vânt este afectată de lățimea anvelopei, numărul de spițe, dimensiunea tubului și poziția călărețului. În general, pe măsură ce „viteza” unei biciclete crește, lățimea anvelopei și numărul de spițe scad, iar poziția călărețului devine mai predispusă (și, prin urmare, mai aerodinamică). Dimensiunea tubului nu tinde să varieze prea mult (și poate crește de fapt pe măsură ce mergeți din oțel-> aluminiu-> carbon), dar acest efect este ușor și diferențele subtile în proiectarea cadrului pot fi mai semnificative.

De asemenea, pot exista schimbări ergonomice - de exemplu, poziția de conducere mai predispusă, deși este mai obositoare, este adesea oarecum mai bună pentru puterea de vârf.

Calitatea rulmentului nu figurează deloc. Chiar și rulmenții ieftini au pierderi foarte mici, iar diferența de tracțiune dintre aceștia și rulmenții de vârf nu este probabil să fie măsurabilă. (Diferența mai mare constă în durabilitate.)

Greutatea bicicletei intră în ecuație numai atunci când trebuie să „urci” (și într-un grad foarte mic pentru rezistența la rulare), dar, desigur, este rar să ai o rută care nu urcă/coboară cu 0,5% sau cam așa de multe ori . Acel 0,5% crește puterea necesară pentru a menține o viteză constantă cu aproximativ 10% pe un curs de nivel mort. Dar diferența de 3 kg între cele două biciclete de mai sus ar însemna o diferență de putere de 0,4% pe acea pantă de 0,5%.

Unele dintre fizici sunt simple. Pentru a muta un obiect de masă m în sus, o înclinație necesită o cantitate de muncă proporțională cu greutatea. Aceasta este masa de ori accelerarea gravitațională de ori deplasarea W = m g d. Deci, pentru bicicleta mai grea necesită mai multă muncă. De asemenea, necesită mai multă putere medie pentru a-l ridica peste aceeași creștere într-un set fix de timp.

Dar dacă în experimentul dvs. cu aceleași greutăți, atunci acest efect fizic nu este acolo, este doar percepție sau un alt fenomen fizic. De asemenea, acest lucru se limitează la alpinism.

Accelerația unghiulară a roților este un factor pe măsură ce accelerați. Pe măsură ce aplicați cuplul pentru a crește viteza unghiulară a roții, momentul de inerție este un factor. Aceasta este practic o evidență a câtă masă și cât de departe este de axă. Gândiți-vă la o figură de skater care se învârte cu brațele în afară și apoi le atrage pentru a se învârti mai repede. Gravitatea pe roți este o considerație separată, descrisă mai sus.

Un alt fenomen fizic în joc ar putea fi rezistența aerodinamică. În cele mai simple modele, aceasta este proporțională cu aria secțiunii transversale, viteza pătrată și coeficientul de tracțiune. Unii spun că o bicicletă mai grea, cu performanțe aerodinamice mai bune, funcționează mai eficient în general. Având în vedere greutatea combinată cu călărețul, acest lucru ar putea fi adevărat la viteze suficiente.

În cele din urmă, ar putea exista o varietate de factori de potrivire pe bicicleta mai ușoară care să o facă să se simtă mai ușor și mai eficient pentru dvs. S-ar putea chiar ca ajustarea să vă plaseze într-o poziție mai avantajoasă din punct de vedere aerodinamic. Dar vă veți simți mai bine pe o bicicletă montată corespunzător.

Încercați noua bicicletă cu roțile vechi și o geantă încărcată. Dacă încă se simte mai repede, trebuie să fie pentru că ți se potrivește mai bine.

Următoarea este știința junk:

Frecția dinamică pe suprafețele în mișcare intră în joc - aș pune în valoare că 8 kg are componente de calitate mai bună și, prin urmare, rulment decât bicicleta de 11 kg. Nimic de-a face cu greutatea, dar în ciclism greutatea și calitatea sunt indisolubil legate

Pierderile mecanice într-un sistem de propulsie pentru biciclete sunt mici - iar atunci când alergi repede la nivel cea mai mare parte a muncii este împotriva rezistenței la aer, ceea ce înseamnă că obții rădăcina pătrată a câștigului doar ca o schimbare a vitezei. Deci, diferența dintre o bicicletă destul de bună și o excelentă în această zonă va fi ceva de genul pătratului de 1.01.

Anvelopele sunt un alt factor - cu siguranță sunt mai rapid pe bicicleta mea ușoară din fibră de carbon decât bicicleta mea din oțel greu, dar bicicleta rutieră are anvelope ușoare de 23 mm @ 110 psi, în comparație cu anvelope mult mai grele (rezistente la perforare) de 32 mm la 80 psi la navetă bicicleta, așa că bănuiesc că cea mai mare parte a diferenței constă în roți (și o poziție mai aerodinamică pe bicicleta de șosea). - Johnny 21 octombrie 13 la 19:51

Semi junk. Bicicleta de navetă poate avea anvelope RR mai mari, deoarece un cursor va fi pornit pentru viteză și un navetist pentru protecție la perforare și durabilitatea anvelopelor - dar atunci când designul anvelopelor este același, atunci mai larg este rezistența la rulare mai scăzută!

Rigiditatea influențează, de asemenea, Cu cât zona BB este mai rigidă, cu atât mai puțină putere se pierde în flexia cadrului. Cât de mult, nu aș putea spune. Dar reducerea masei pentru cățărare, rigiditate crescută și frecare redusă pentru o putere crescută a roților combinate, probabil, se adaugă la ceva vizibil

Da, este ceva despre care revistele de biciclete vă spun că este un motiv pentru a cumpăra agenților de publicitate biciclete CF mai scumpe. Dar testele de laborator nu au arătat-o. De fapt, cadrele flexibile pot fi de fapt mai rapide mai ales în cățărare - deoarece flexul face ca cadrul să acționeze ca o transmisie a puterii de netezire a arcului

. Bicicletele super rigide sunt excelente pentru sprinterii de elită, dar pentru toți ceilalți o risipă scumpă și inconfortabilă de bani.

Accelerația unghiulară a roților este un factor pe măsură ce accelerați.

Este un factor, dar unul incredibil de mic. Dintre toate lucrurile stupide pe care bicicliștii le cred despre performanță, ideea că greutatea roților are un efect mare este probabil cea mai proastă, deoarece toată lumea a văzut dovezi contrare. Când lucrați la deraieri și învârtiți pedalele, există vreo rezistență mare pentru ca roata să se ridice la viteză? Dar este instantaneu. Și dacă purtați o pereche de mănuși de piele, puteți opri mișcarea unei roți la turație timp de 20 mph cu o perie de mâini. Ambele lucruri se datorează faptului că energia necesară pentru a face rotirea roții este mică. (Există o formulă pentru acest lucru - ar fi trebuit să o fi învățat în liceu!)

Cel mai rău caz pentru o roată este că aceasta necesită energia dublă a masei ne-rotative pentru energia cinetică. Deci, pentru roțile de 2 kg, un cadru de 10 kg și un călăreț de 50 kg, adică de la 4 la 10 până la 50. Efectele masei roților devin și mai mici atunci când se consideră un caz realist cu forțe rezistive.