Tại sao giảm trọng lượng xe đạp có ảnh hưởng như vậy đến tốc độ?

Tôi đang cố gắng để hiểu vật lý của trọng lượng xe đạp. Tôi vừa thực hiện chuyển đổi từ một chiếc xe đạp đường 11Kg sang một chiếc 8Kg (rõ ràng có nhiều yếu tố và sự khác biệt giữa 2 chiếc xe đạp khác với trọng lượng), và đã nhận thấy lợi ích của việc giảm trọng lượng. Tuy nhiên tôi không chắc là tôi hiểu nó.

Ví dụ, giả sử trọng lượng kết hợp của tôi là 8 + 75 với tổng trọng lượng là 83Kg. Sự khác biệt giữa cái này và 86Kg là tối thiểu, nhưng không tạo ra sự khác biệt dường như vượt quá những gì tôi mong đợi.

Giả sử tôi có thể cân bằng tổng trọng lượng bằng cách mang theo một gói hoặc gói thầu / yên đặc biệt nặng) sao cho trọng lượng kết hợp có thể giống nhau, tại sao chiếc xe đạp nhẹ hơn dường như luôn nhanh hơn?

Tôi đã đọc một cái gì đó về khối lượng quay, dường như chỉ ra rằng không có gì phải làm quá nhiều với trọng lượng kết hợp của bạn như được cảm nhận thông qua trọng lực, nhưng với nỗ lực nâng tương đương của các bộ phận chuyển động, cụ thể là bánh xe của bạn, và trên thực tế đó là trọng lượng bánh xe là yếu tố chính bởi vì bạn đang có hiệu lực phải nâng một nửa bánh xe để tạo đà tiến về phía trước. Đây có phải là một loại ảnh hưởng của con quay hồi chuyển theo đó càng dễ xoay bánh xe của bạn càng nhanh?

Hai "lực cản" chính trên một chiếc xe đạp, trên mặt đất, là lực cản lăn của lốp xe và khả năng cản gió của xe đạp và người lái.

Nói chung, đến một điểm, một lốp xe có áp suất cao hơn sẽ có lực cản lăn thấp hơn, cũng như một lốp xe có rãnh mịn hơn. Chiều rộng lốp cũng tính theo, nhưng chủ yếu là về cách nó ảnh hưởng đến áp lực và lốp.

Sức cản của gió bị ảnh hưởng bởi chiều rộng lốp, số nan hoa, kích thước ống và vị trí người lái. Nói chung, khi "tính chủng tộc" của một chiếc xe đạp tăng lên, chiều rộng lốp và số lượng nói giảm và vị trí người lái trở nên dễ dàng hơn (và do đó có tính khí động học cao hơn). Kích thước ống không có xu hướng thay đổi nhiều (và thực sự có thể tăng khi bạn đi thép- & gt; nhôm- & gt; carbon) nhưng hiệu ứng đó là sự khác biệt nhỏ và tinh tế trong thiết kế khung có thể đáng kể hơn.

Cũng có thể có những thay đổi về công thái học - ví dụ, vị trí cưỡi dễ bị tổn thương hơn, trong khi mệt mỏi hơn, thường có phần tốt hơn cho sản lượng điện cao điểm.

Mang chất lượng hầu như không có con số nào cả. Ngay cả vòng bi cheapo cũng có tổn thất rất thấp, và sự khác biệt về lực cản giữa chúng và vòng bi hàng đầu không thể đo lường được. (Sự khác biệt lớn hơn là độ bền.)

Trọng lượng xe đạp chỉ đi vào phương trình khi một người phải "leo" (và ở một mức độ rất nhỏ đối với lực cản lăn), nhưng tất nhiên hiếm khi có một tuyến đường không tăng / giảm 0,5% trong hầu hết thời gian . 0,5% đó làm tăng sức mạnh cần thiết để giữ tốc độ ổn định khoảng 10% trong một khóa học cấp độ chết. Nhưng chênh lệch 3kg giữa hai chiếc xe đạp nói trên sẽ lên tới khoảng 0,4% chênh lệch công suất trên độ dốc 0,5% đó.

Một số vật lý là đơn giản. Để di chuyển một vật thể có khối lượng m lên một độ nghiêng đòi hỏi một lượng công việc tỷ lệ thuận với trọng lượng. Đây là khối lượng nhân với gia tốc trọng trường nhân với chuyển vị W = m g d . Vì vậy, đối với xe đạp nặng hơn, nó đòi hỏi nhiều công việc hơn. Nó cũng đòi hỏi sức mạnh trung bình nhiều hơn để nâng nó lên cùng mức tăng trong một khoảng thời gian cố định.

Nhưng nếu trong thí nghiệm của bạn có cùng trọng lượng thì hiệu ứng vật lý này không có, đó chỉ là nhận thức hoặc một hiện tượng vật lý khác. Ngoài ra điều này được giới hạn để leo núi.

Gia tốc góc của bánh xe của bạn là một yếu tố khi bạn đang tăng tốc. Khi bạn áp dụng mô-men xoắn để tăng tốc độ góc của bánh xe, thời điểm quán tính là một yếu tố. Về cơ bản, đây là một kế toán về khối lượng và khoảng cách từ trục. Hãy nghĩ về một vận động viên trượt băng nghệ thuật xoay tròn với hai cánh tay của họ và sau đó kéo họ vào để quay nhanh hơn. Trọng lực trên các bánh xe là một xem xét riêng biệt, được mô tả ở trên.

Một hiện tượng vật lý khác khi chơi có thể là lực cản khí động học. Trong các mô hình đơn giản nhất, tỷ lệ này là tỷ lệ với diện tích mặt cắt ngang, bình phương vận tốc và hệ số kéo. Một số người nói rằng một chiếc xe đạp nặng hơn với hiệu suất khí động học tốt hơn thực hiện tổng thể hiệu quả hơn. Với trọng lượng kết hợp với người lái, điều này có thể đúng ở tốc độ đủ.

Cuối cùng, có thể có một loạt các yếu tố phù hợp trên chiếc xe đạp nhẹ hơn giúp bạn cảm thấy dễ dàng và hiệu quả hơn. Nó thậm chí có thể là sự phù hợp đặt bạn vào một vị trí thuận lợi hơn về mặt khí động học. Nhưng bạn sẽ cảm thấy tốt hơn trên một chiếc xe đạp được trang bị phù hợp.

Hãy thử chiếc xe đạp mới với bánh xe cũ và một túi tải. Nếu nó vẫn cảm thấy nhanh hơn, thì đó phải là vì nó phù hợp với bạn hơn.

Sau đây là khoa học rác:

Ma sát động trên các bề mặt chuyển động phát huy tác dụng - Tôi đã nói với nó rằng 8kg có các thành phần chất lượng tốt hơn và do đó mang hơn xe đạp 11kg ..... Không liên quan gì đến trọng lượng, nhưng về trọng lượng và chất lượng xe đạp được liên kết chặt chẽ

Tổn thất cơ học trong hệ thống truyền động xe đạp là rất nhỏ - và khi bạn chạy nhanh ở cấp độ, hầu hết các công việc đều chống lại sức cản của không khí, điều đó có nghĩa là bạn chỉ lấy căn bậc hai của mức tăng là sự thay đổi tốc độ. Vì vậy, sự khác biệt giữa một chiếc xe đạp khá tốt và xuất sắc trong lĩnh vực này sẽ là một cái gì đó giống như sqrt của 1,01 ...

Lốp xe là một yếu tố khác - Tôi chắc chắn nhanh hơn trên chiếc xe đạp đường bằng sợi carbon nhẹ của mình so với xe đạp đi lại bằng thép nặng, nhưng xe đạp đường có lốp nhẹ 23mm @ 110psi, so với lốp 32mm nặng hơn (chống đâm thủng) ở tốc độ 80psi khi đi lại xe đạp vì vậy tôi nghi ngờ rằng hầu hết sự khác biệt là ở các bánh xe (và một vị trí khí động học hơn trên xe đạp đường). - Johnny 21 tháng 10 '13 lúc 19:51

Bán rác. Xe đạp đi lại có thể có lốp RR cao hơn, bởi vì một tay đua sẽ được khởi động về tốc độ và đi lại để bảo vệ đâm thủng và độ bền của lốp - nhưng khi thiết kế lốp giống nhau, thì rộng hơn là khả năng chống lăn LOWER!

Độ cứng cũng là yếu tố. Khu vực BB càng cứng, mất ít năng lượng hơn cho khung flex. Bao nhiêu, tôi không thể nói. Nhưng việc giảm khối lượng để leo trèo, tăng độ cứng và giảm ma sát để tăng sức mạnh cho các bánh xe kết hợp có thể làm tăng thêm một điều đáng chú ý

Vâng, đó là điều mà các tạp chí xe đạp nói với bạn là một lý do để mua cho các nhà quảng cáo xe đạp CF đắt tiền hơn của họ. Nhưng các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm đã không cho thấy điều đó. Trên thực tế, khung flexier thực sự có thể nhanh hơn, đặc biệt là khi leo trèo - bởi vì flex làm cho khung hoạt động như một bộ truyền lực làm mịn lò xo

http://janheine.wordpress.com/2011/02/27/a-jTHER-of-discovery-part-5-frame-stiffness/

http://bikemagic.com/how-to/max-bike-maintenance/stiffness-and-the-sean-kelly-paradox.html

... Những chiếc xe đạp siêu cứng rất tuyệt vời cho những người chạy nước rút ưu tú, nhưng đối với những người khác thì lãng phí tiền bạc và khó chịu.

Gia tốc góc của bánh xe của bạn là một yếu tố khi bạn đang tăng tốc.

Đó là một yếu tố, nhưng là một yếu tố cực kỳ nhỏ. Trong tất cả những điều ngu ngốc người đi xe đạp tin về hiệu suất, ý tưởng rằng trọng lượng bánh xe có ảnh hưởng lớn có lẽ là ngu ngốc nhất vì mọi người đều thấy bằng chứng ngược lại. Khi bạn làm việc trên những chiếc xe trật bánh của mình và quay bàn đạp, liệu có sự cam chịu lớn nào đối với bánh xe sắp tăng tốc không? Không, nó ngay lập tức. Và nếu bạn đeo một đôi găng tay da, bạn có thể dừng một bánh xe di chuyển ở vòng tua trong 20mph bằng bàn chải tay. Cả hai điều này là do năng lượng cần thiết để làm cho bánh xe quay rất nhỏ. (Có một công thức cho việc này - bạn được cho là đã học nó ở trường trung học!)

Trường hợp xấu nhất đối với một bánh xe là nó đòi hỏi gấp đôi năng lượng của khối lượng không quay đối với động năng. Vì vậy, đối với bánh xe 2kg, khung 10kg và người lái 50kg, đó là 4 đến 10 đến 50. Ảnh hưởng của khối lượng bánh xe thậm chí còn nhỏ hơn khi bạn xem xét trường hợp thực tế với lực kháng.

Tôi đang cố gắng để hiểu vật lý của trọng lượng xe đạp. Tôi vừa thực hiện một chuyển đổi từ một chiếc xe đạp đường 11Kg sang một chiếc 8Kg (rõ ràng có nhiều yếu tố và sự khác biệt giữa 2 chiếc xe đạp khác với trọng lượng) , và đã nhận thấy lợi ích của việc giảm cân. Tuy nhiên tôi không chắc là tôi hiểu nó.

.. Vì vậy, bạn đã không nhận thấy một sự khác biệt do trọng lượng cả. Bạn đã giả định nó, bởi vì đó là những gì tiếp thị xe đạp bảo bạn làm.

Tôi đoán là bạn đã trải nghiệm hỗn hợp giả dược và kháng lăn giảm - lốp xe có cùng chiều rộng và chủng loại có thể thay đổi khoảng 50% trong RR.

Nó thực sự không có tác động lớn đến tốc độ. Hãy ghi nhớ khi bạn đi, nó không chỉ là trọng lượng của chiếc xe đạp bạn đang đối phó. Đó cũng là trọng lượng của người lái và bất cứ thứ gì bạn đang mang. Khi bạn thêm rằng việc giảm một vài cân hiếm khi nhiều hơn tổng mức giảm 5%, thường là hơn 1-2%.

Nếu bạn nghĩ rằng việc giảm một pound khỏi một chiếc xe đạp sẽ tạo ra một sự khác biệt rất lớn thì lần tới bạn sẽ đạp một chai nước đầy ra khỏi xe đạp và xem liệu bạn có đột nhiên trở nên nhanh hơn đáng kể không. Bạn sẽ không. Kết quả cuộc đua mang điều này ra. Hãy xem tốc độ trung bình của Tour de France 2012 và Tour de France 1982. Trong khoảng cách 30 năm đó, chiếc xe đạp trung bình đã giảm hơn 6 pound (25-30%!) Về trọng lượng nhưng tốc độ trung bình đã tăng lên dưới 1mph. Ngoài ra, hãy nhớ rằng xe đạp cũng trở nên khí động học hơn, các đội đã phối hợp nhiều hơn trong chiến thuật của họ (nhờ radio và nguồn cấp dữ liệu truyền hình trực tiếp trong xe của đội), các tay đua giờ đã luyện tập với độ chính xác cao hơn (không có đồng hồ đo điện nào trong '82) vào Tour nghỉ ngơi tốt hơn do lịch trình đua ngắn hơn.

Xe đạp nhẹ cảm thấy nhẹ hơn phần lớn do hiệu ứng giả dược. Ngoài ra, nếu một chiếc xe đạp nhanh hơn, thật khó để nói nếu đó là do nó nhẹ hơn. Cách duy nhất để thực sự đo được đó là lấy hai chiếc xe đạp hoàn toàn giống nhau và thêm trọng lượng vào một và sau đó thực hiện một bài kiểm tra mù đôi với dữ liệu được ghi lại trên đồng hồ đo điện. Mọi người đã thực hiện những nghiên cứu này và kết quả cho thấy cân nặng không phải là vấn đề lớn mà hầu hết chúng ta nghĩ là như vậy.

Tất cả những gì đã nói, xe đạp nhẹ hơn là niềm vui hơn. Họ chỉ là. ;)