Ons het die groot wiel-debat tot stilstand gebring deur die wetenskaphandboeke uit te haal
Daar is 'n verbysterende verskeidenheid wiele op die mark, waarvan die meeste verkondig om jou vinniger en doeltreffender te maak. Baie maak 'n groot saak oor hoe lig hulle is, maar selde verduidelik hulle waar op die wiel die meeste van die massa geleë is: die naaf of die velling?
Dit het ons aan die dink gesit. As jy twee wiele van dieselfde algehele gewig en ontwerp gehad het, maar een het meer gewig by die naaf gehad en die ander het meer gewig by die rand gehad, wat sou jou vinniger maak in die loop van 'n gemiddelde rit? Dit is tyd om weer die ou fisika handboeke uit te kry.
Kom ons begin met traagheid. Die traagheidsmoment werk op die beginsel dat massa verder weg van die rotasiemiddelpunt moeiliker is om te roteer as massa naby die rotasiemiddelpunt. In fietsry beteken eersgenoemde natuurlik die rand, laasgenoemde die naaf. Newton se Tweede bewegingswet, wanneer dit met roterende voorwerpe verband hou, sê α=t/i waar α rotasieversnelling is, t netto wringkrag en i traagheidsmoment is. Met ander woorde, hoe hoër die traagheid, hoe stadiger die versnelling vir dieselfde wringkrag.
Marco Arkesteijn, sport- en oefeningwetenskaplike aan die Aberystwyth-universiteit, verskaf nog 'n manier om traagheid te verstaan: 'Oorweeg 'n figuurskaatser wat op die plek roteer met hul arms uitgesprei. Hulle draai om die middelpunt van die liggaam - die deel wat stilstaan. Dit is hul middelpunt van rotasie. Deur hul hande in hul lyf in te steek, sal hulle die spoed van rotasie verhoog. Wat hulle doen, is om die massa wat die verste van die rotasiemiddelpunt is, te verminder, wat die traagheid verlaag. Aangesien die energie in die sisteem konstant is, volg dit dat hul hoeksnelheid toeneem.’
In kort, dit lyk of laer gewig by die rand gelyk is aan vinniger versnellings, want dit verg minder energie om enige gegewe spoed te bereik. Jy kan die voordeel hiervan sien wanneer 'n puncher soos Philippe Gilbert 'n kort klim opdraf - 'n scenario wat op die pad geverifieer is. Mavic se produkbestuurder, Maxime Brunand, het 'n eksperiment uitgevoer waar hy 50g by twee stelle wiele gevoeg het - by die velling op een stel, by die naaf aan die ander - en 'n ruiterkrag tot 500 watt op 'n 10%-gradiënt gehad het. hoe lank dit hulle geneem het om 20kmh te bereik. "Die wiel met bykomende velggewig het vyf keer langer geneem om 20 km/h te bereik as wanneer dieselfde velg op die plat gebruik is," sê hy. 'Deur die wiele te gebruik met gewig bygevoeg by die naaf, het dit net vier keer so lank geneem om sy ekwivalente horisontale spoed te bereik. In wese, op heuwels, word traagheid belangriker.’ Die Franse span het ook opgemerk dat op die plat 'dit makliker was om spoed te handhaaf' deur die wiele met ekstra gewig by die rand te gebruik.
Die vliegwiel-effek
Dit bring ons by die vliegwiel-effek. Kan 'n swaarder velg momentum vir 'n ruiter dra wanneer dit eers op spoed is, net soos 'n lokomotiefwiel momentum vir 'n stoomenjin dra? Ondrej Sosenka het die Uur-rekord in 2005 gebreek en 49,7 km afgelê. Die Tsjeggiese ruiter was een van die grootste ruiters wat ooit professioneel gejaag het, en het die skaal op 90 kg laat kantel en twee meter lank gewas. Sy rekordbrekende fiets het 9,8 kg geweeg, insluitend 'n 3,2 kg-agterwiel - die rede hiervoor is, het Sosenka aangevoer, dat terwyl 'n swaarder wiel langer geneem het om maksimum spoed te bereik, was dit makliker om daar te hou. Op die ander kant het Eddy Merckx baie moeite gedoen om sy hele fiets so lig as moontlik te hou wanneer hy op die baan gejaag het.
So wie is reg? "In sommige gevalle kan 'n effens swaarder wiel by die velling 'n vinniger tyd tot gevolg hê, soos oor 'n plat baan," sê Paul Lew, direkteur van innovasie by Reynolds Wheels. 'Dit kan ook 'n fietsryer bevoordeel wat die meeste van hul energie op die trapafslag uitoefen. Die swaarder wiel kan help om die ontbrekende krag in die agterste en opwaartse gedeelte van die kadens in te vul deur die momentum van die wiel deur te dra na die afslag.’
So is dit die moeite werd om Sir Brad sy velg met lood te laai wanneer hy die Uur-rekord in Junie probeer het? En wat van vir normale ryers op die pad? 'Hoewel dit waar is dat 'n effens swaarder wiel 'n vinniger tyd oor 'n heeltemal plat baan tot gevolg kan hê, is dit die uitsondering, nie die reël nie,' sê Lew. Op die meeste padritte sal die bykomende gewig eerder 'n belemmering as 'n voordeel wees: 'Uiteindelik kom die momentum wat gegenereer word deur 'n wiel wat gebruik word vir die doel om 'n vliegwiel-effek te skep om snelheid te verhoog, 'n koste vir die fietsryer. Die fietsryer sal minder opbrengs en voordeel realiseer as die koste van die poging. Die koste sal nie die wins swaarder weeg nie.’
Wat van kleiner wiele?
Dit lyk of die vliegwiel-effek van swaar vellings slegs in baie spesifieke omstandighede vrugte dra, terwyl die vermindering van die gewig van vellings werklike voordele kan inhou wanneer jy ook al klim of versnel. En omdat traagheid toeneem hoe verder die massa van die naaf af is, is daar 'n argument dat ons almal kleiner 650c-wiele gebruik in plaas van die gewone 700c? Dit was 'n neiging wat in driekamp gesien is in die vroeë tot middel-1990's en navorsing het 8% gewigsbesparings getoon deur so 'n wiel te gebruik.
‘Ek dink enige voordeel word ontken deur verskeie faktore, insluitend gemak,’ sê Arkesteijn. ‘Die gegons van die pad is meer intens as gevolg van die kleiner radius.’’n 650c-wiel moet ook meer as die 700c (510 rotasies per kilometer vergeleke met 475 ongeveer) draai, wat meer wrywing beteken. "'n Groter ruiter sal daardie gegons selfs meer intens voel as gevolg van hul ekstra gewig," gaan Arkesteijn voort. Wat niks hiervan natuurlik in ag neem nie, is aërodinamika. 'n Swaarder rand kan voordele bied as daardie gewig gebruik word om 'n beter vorm te skep om deur die lug te kerf. "As jy 'n groot eenheid is en jou spoed teen 'n heuwel kan hou, is 'n swaarder velg minder van 'n nadeel vir jou, want jy sal 'n groter aërodinamiese effek geniet," sê Jonathan Day van Strada Handbuilt Wheels.'As jy egter 'n skraal 62 kg is en jy presteer met klim, wil jy iets ligs by die rand hê om jou spoed teen die heuwel te maksimeer.'
Uiteindelik het die meeste mense egter nie 'n reeks wiele om van te kies om by elke tipe rit en padtoestand te pas nie. Dus, behalwe in baie spesifieke omstandighede en perfekte toestande, is ligter vellings oor die algemeen beter om jou spoed en genot te maksimeer. En ten spyte van die long-skeurpyn en sweetstrome, is dit waaroor fietsry gaan.