ما بحث بزرگ چرخ را با بیرون آوردن کتاب های درسی علوم پایان دادیم
آرایه خیره کننده ای از چرخ ها در بازار وجود دارد که اکثر آنها اعلام می کنند شما را سریعتر و کارآمدتر می کنند. بسیاری در مورد سبک بودن آنها صحبت می کنند، اما به ندرت توضیح می دهند که بیشتر جرم در کجای چرخ قرار دارد: توپی یا لبه؟
این ما را به فکر واداشت. اگر دو چرخ با وزن و طرح کلی یکسان داشته باشید، اما یکی وزن بیشتری در قسمت توپی و دیگری وزن بیشتری در رینگ داشته باشد، در طول یک سواری متوسط سریعتر می‌شوید؟ وقت آن است که کتاب های درسی قدیمی فیزیک را دوباره منتشر کنیم.
بیایید با اینرسی شروع کنیم. ممان اینرسی بر این اصل عمل می کند که چرخش جرم دورتر از مرکز چرخش سخت تر از جرم نزدیک به مرکز چرخش است.البته در دوچرخه سواری اولی به معنای حاشیه و دومی توپی است. قانون دوم حرکت نیوتن، هنگامی که به اجسام در حال چرخش مربوط می شود، می گوید α=t/i که α شتاب چرخشی، t گشتاور خالص و i ممان اینرسی است. به عبارت دیگر، هر چه اینرسی بیشتر باشد، شتاب برای همان گشتاور کمتر می شود.
Marco Arkesteijn، دانشمند ورزش و ورزش در دانشگاه Aberystwyth، راه دیگری برای درک اینرسی ارائه می دهد: «یک اسکیت باز را در نظر بگیرید که در نقطه ای می چرخد و دست هایش را باز کرده است. آنها در اطراف نقطه میانی بدن - بخشی که ساکن است - می چرخند. این مرکز چرخش آنهاست. با قرار دادن دست ها در بدن، سرعت چرخش را افزایش می دهند. کاری که آنها انجام می دهند کاهش جرمی است که از مرکز چرخش دورتر است، که اینرسی را کاهش می دهد. از آنجایی که انرژی در سیستم ثابت است، نتیجه آن این است که سرعت زاویه ای آنها افزایش می یابد.'
به طور خلاصه، به نظر می رسد وزن کمتر در رینگ برابر با شتاب های سریع تر است زیرا برای رسیدن به هر سرعت معینی به انرژی کمتری نیاز دارد.می‌توانید مزیت این کار را زمانی ببینید که مشت‌زنی مانند فیلیپ گیلبرت در یک صعود کوتاه با سرعت بالا می‌رود - سناریویی که در جاده تأیید شده است. مدیر محصول Mavic، ماکسیم بروناند، آزمایشی را انجام داد که در آن او 50 گرم را به دو مجموعه چرخ اضافه کرد - در لبه یک مجموعه، در هاب از سوی دیگر - و قدرت سواری تا 500 وات در شیب 10٪ داشت. چقدر طول کشید تا آنها به سرعت 20 کیلومتر در ساعت برسند. او می‌گوید: «چرخ با وزن رینگ اضافه شده، پنج برابر بیشتر از زمانی که از همان رینگ روی تخت استفاده می‌شد، طول کشید تا به ۲۰ کیلومتر بر ساعت برسد. با استفاده از چرخ هایی با وزن اضافه شده در هاب، رسیدن به سرعت افقی معادل آن تنها چهار برابر طول کشید. اساساً، در تپه‌ها، اینرسی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.» تیم فرانسوی همچنین مشاهده کردند که روی تخت «حفظ سرعت آسانتر بود» با استفاده از چرخ‌هایی با وزن اضافی در لبه.
اثر چرخ لنگر
این ما را به جلوه چرخ طیار می آورد. آیا یک رینگ سنگین‌تر می‌تواند حرکت را برای یک سوارکار یک بار به سرعت بالا ببرد، درست همانطور که چرخ لوکوموتیو برای موتور بخار حرکت می‌کند؟ اوندری سوسنکا در سال 2005 با طی کردن 49.7 کیلومتر رکورد ساعت را شکست. سوارکار چک یکی از بزرگترین سوارکارانی بود که تا به حال به صورت حرفه ای مسابقه داده است، با 90 کیلوگرم وزن و قد دو متر. دوچرخه رکوردشکن او 9.8 کیلوگرم وزن داشت، از جمله چرخ عقب 3.2 کیلوگرم - به گفته سوسنکا، دلیل آن این بود که در حالی که چرخ سنگین‌تر برای رسیدن به حداکثر سرعت زمان بیشتری می برد، زمانی که آنجا بود نگه داشتن آن آسانتر بود. از طرف دیگر، ادی مرککس تلاش زیادی کرد تا هنگام مسابقه در پیست، کل دوچرخه خود را تا حد امکان سبک نگه دارد.
پس حق با کیست؟ Paul Lew، مدیر نوآوری در Reynolds Wheels می‌گوید: «در برخی موارد چرخ کمی سنگین‌تر در رینگ ممکن است منجر به زمان سریعتر شود، مانند یک مسیر صاف. همچنین ممکن است برای دوچرخه‌سوارانی که بیشتر انرژی خود را روی پایین کشیدن پدال اعمال می‌کنند، مفید باشد.چرخ سنگین‌تر ممکن است به پر کردن نیروی از دست رفته در بخش عقب و رو به بالا حرکت با حمل تکانه چرخ به سمت پایین کمک کند.'
پس آیا ارزش دارد که سر براد هنگام ثبت رکورد ساعت در ژوئن، لبه خود را با سرب بارگیری کند؟ و برای سواران معمولی که در جاده هستند چطور؟ لیو می‌گوید: «در حالی که درست است چرخ‌های کمی سنگین‌تر می‌توانند منجر به زمان سریعتر در یک مسیر کاملاً صاف شوند، این یک استثناست، نه یک قاعده.» در بیشتر سواری‌های جاده‌ای، وزن اضافه‌شده به جای یک مزیت، یک مانع محسوب می‌شود: «در نهایت، حرکت تولید شده توسط چرخی که برای ایجاد اثر چرخ طیار برای افزایش سرعت استفاده می‌شود، برای دوچرخه‌سوار هزینه دارد. دوچرخه سوار بازده و سود کمتری نسبت به هزینه تلاش خواهد داشت. هزینه بیشتر از سود نخواهد بود.»
در مورد چرخ های کوچکتر چطور؟
به نظر می رسد که اثر چرخ طیار رینگ های سنگین فقط در شرایط بسیار خاص سودمند است، در حالی که کاهش وزن رینگ ها می تواند در هنگام بالا رفتن یا شتاب گرفتن مزایای واقعی داشته باشد.و چون اینرسی هر چه جرم از توپی دورتر باشد افزایش می یابد، آیا استدلالی وجود دارد که همه ما از چرخ های کوچکتر 650c به جای 700c معمولی استفاده کنیم؟ این روندی بود که در اوایل تا اواسط دهه 1990 در ورزش های سه گانه مشاهده شد و تحقیقات نشان داده است که با استفاده از چنین چرخی 8 درصد کاهش وزن کاهش می یابد.
"من فکر می کنم هر مزیتی با عوامل متعددی از جمله راحتی نفی می شود،" Arkesteijn می گوید. «زنگ از جاده به دلیل شعاع کوچکتر شدیدتر است.» یک چرخ 650c نیز باید بیش از 700c بچرخد (510 چرخش در هر کیلومتر در مقایسه با 475 تقریباً) به این معنی که اصطکاک بیشتری دارد. Arkesteijn ادامه می‌دهد: «یک سوارکار بزرگ‌تر به دلیل وزن اضافه‌شده، این وزوز را شدیدتر احساس می‌کند. البته چیزی که هیچ کدام از اینها در نظر نمی گیرد آیرودینامیک است. اگر از آن وزن برای ایجاد شکل بهتری برای تراشیدن در هوا استفاده شود، یک لبه سنگین‌تر ممکن است مزایایی داشته باشد. جاناتان دی از Strada Handbuilt Wheels می‌گوید: «اگر شما یک واحد بزرگ هستید و می‌توانید سرعت خود را در یک تپه حفظ کنید، رینگ سنگین‌تر برای شما ضرر کمتری خواهد داشت، زیرا از جلوه آیرودینامیکی بیشتری لذت خواهید برد.با این حال، اگر 62 کیلوگرم لاغر هستید و در کوهنوردی عالی هستید، می خواهید چیزی سبک در لبه تپه داشته باشید تا سرعت شما را در تپه به حداکثر برساند.»
در نهایت، اکثر مردم طیف وسیعی از چرخ ها را برای انتخاب مناسب برای هر نوع سواری و شرایط جاده ندارند. بنابراین، به جز در شرایط بسیار خاص و شرایط عالی، رینگ های سبک تر به طور کلی برای به حداکثر رساندن سرعت و لذت شما بهتر هستند. و علیرغم درد شدید ریه و جریان های عرق، دوچرخه سواری دقیقاً به این معناست.
