وزن حافة مقابل وزن المحور

جدول المحتويات:

وزن حافة مقابل وزن المحور
وزن حافة مقابل وزن المحور

فيديو: وزن حافة مقابل وزن المحور

فيديو: وزن حافة مقابل وزن المحور
فيديو: ميزانيه السيارات 2024, مارس
Anonim

نضع نقاش العجلة الكبير للراحة من خلال الخروج من كتب العلوم المدرسية

هناك مجموعة مذهلة من العجلات في السوق ، ومعظمها يعلن أنه يجعلك أسرع وأكثر كفاءة. كثير من الناس يبررون قدرًا كبيرًا من الضوء ، لكنهم نادرًا ما يشرحون مكان وجود غالبية الكتلة على العجلة: المحور أم الحافة؟

هذا جعلنا نفكر. إذا كان لديك عجلتان لهما نفس الوزن والتصميم الإجمالي ، لكن إحداهما كان لها وزن أكبر في المحور والأخرى كان لها وزن أكبر عند الحافة ، ما الذي سيجعلك أسرع على مدار الرحلة المتوسطة؟ حان الوقت لإعادة نشر كتب الفيزياء المدرسية القديمة.

لنبدأ بالقصور الذاتي. تعمل لحظة القصور الذاتي على مبدأ أن الكتلة البعيدة عن مركز الدوران يصعب تدويرها أكثر من الكتلة القريبة من مركز الدوران.في ركوب الدراجات ، بالطبع ، الأول يعني الحافة ، والأخير هو المحور. يقول قانون نيوتن الثاني للحركة ، عندما يتعلق الأمر بالأجسام الدوارة ، أن α=t / i حيث α هو تسارع الدوران ، و t هو عزم الدوران الصافي وأنا لحظة القصور الذاتي. بمعنى آخر ، كلما زاد القصور الذاتي ، كان تسارع نفس عزم الدوران أبطأ.

يقدم ماركو أركستيجن ، عالم الرياضة والتمارين الرياضية في جامعة أبيريستويث ، طريقة أخرى لفهم القصور الذاتي: "فكر في متزلج على الجليد يدور على الفور مع انتشار أذرعه. يدورون حول النقطة الوسطى من الجسم - الجزء الثابت. هذا هو مركز دورانهم. عن طريق وضع أيديهم في أجسادهم سيزيدون من سرعة الدوران. ما يفعلونه هو تقليل الكتلة الأبعد عن مركز الدوران ، مما يقلل من القصور الذاتي. نظرًا لأن الطاقة في النظام ثابتة ، فإن ذلك يترتب على زيادة سرعتها الزاوية."

باختصار ، يبدو أن الوزن الأقل عند الحافة يساوي تسارعًا أسرع لأنه يتطلب طاقة أقل للوصول إلى أي سرعة معينة.يمكنك أن ترى ميزة هذا عندما يركض مغامر مثل فيليب جيلبرت في صعود قصير - وهو السيناريو الذي تم التحقق منه على الطريق. أجرى مدير المنتج في Mavic ، Maxime Brunand ، تجربة حيث أضاف 50 جرامًا إلى مجموعتين من العجلات - عند حافة مجموعة واحدة ، في المحور على الآخر - وكان لديه قوة راكب تصل إلى 500 واط على تدرج 10٪ وانظر كم من الوقت استغرقتهم للوصول إلى 20 كيلومترًا في الساعة. يقول: "استغرقت العجلة ذات وزن الحافة الإضافي خمسة أضعاف لتصل إلى 20 كم في الساعة عما كانت عليه عندما تم استخدام نفس الحافة في الشقة". "باستخدام العجلات مع زيادة الوزن في المحور ، استغرق الأمر أربعة أضعاف فقط للوصول إلى سرعتها الأفقية المكافئة. بشكل أساسي ، على التلال ، يصبح القصور الذاتي أكثر أهمية. "لاحظ الفريق الفرنسي أيضًا أنه في الشقة" كان من الأسهل الحفاظ على السرعة "باستخدام العجلات ذات الوزن الزائد عند الحافة.

تأثير دولاب الموازنة

جنوط علمية خفيفة الوزن
جنوط علمية خفيفة الوزن

هذا يقودنا إلى تأثير دولاب الموازنة. هل يمكن لحافة أثقل أن تحمل زخمًا لراكب مرة واحدة حتى السرعة ، تمامًا كما تحمل عجلة القاطرة قوة دفع لمحرك بخاري؟ حطم Ondrej Sosenka الرقم القياسي للساعة في عام 2005 ، حيث قطع 49.7 كيلومترًا. كان الفارس التشيكي واحدًا من أكبر المتسابقين الذين شاركوا في السباق بشكل احترافي على الإطلاق ، حيث بلغ وزنه 90 كجم وطوله مترين. كان وزن دراجته التي حطمت الرقم القياسي 9.8 كجم بما في ذلك عجلة خلفية 3.2 كجم - والسبب ، كما جادل سوسينكا ، أنه بينما تستغرق عجلة أثقل وقتًا أطول للوصول إلى السرعة القصوى ، كان من الأسهل الاحتفاظ بها هناك بمجرد وصولها. على الجانب الآخر ، بذل إيدي ميركس جهودًا كبيرة للحفاظ على دراجته بأكملها خفيفة قدر الإمكان عند السباق على الحلبة.

إذن من على حق؟ يقول بول لو ، مدير الابتكار في رينولدز ويلز: "في بعض الحالات ، قد تؤدي عجلة أثقل قليلاً عند الحافة إلى وقت أسرع ، مثل المسار المسطح". "قد يفيد أيضًا راكب الدراجة الذي يبذل معظم طاقته على الدواسة.قد تساعد العجلة الأثقل في ملء القوة المفقودة في الجزء الخلفي والأعلى من الإيقاع من خلال حمل زخم العجلة إلى الضربة السفلية.

إذن هل يستحق السير براد تحميل شفته بالرصاص عند محاولة تسجيل سجل الساعة في يونيو؟ وماذا عن الدراجين العاديين على الطريق؟ يقول ليو: "في حين أنه من الصحيح أن عجلة أثقل قليلاً يمكن أن تؤدي إلى وقت أسرع على مسار مسطح تمامًا ، فإن هذا هو الاستثناء وليس القاعدة". في معظم جولات الطريق ، سيثبت الوزن الإضافي عائقًا وليس منفعة: "في النهاية ، الزخم الناتج عن عجلة تستخدم لغرض إنشاء تأثير دولاب الموازنة لتعزيز السرعة يأتي بتكلفة على راكب الدراجة. سيحقق راكب الدراجة عائدًا وفائدة أقل من تكلفة الجهد. التكلفة لن تفوق المكسب"

ماذا عن العجلات الأصغر؟

يبدو أن تأثير دولاب الموازنة للحافات الثقيلة يؤتي ثماره فقط في ظروف محددة للغاية ، في حين أن تقليل وزن الحافات يمكن أن يكون له فوائد حقيقية عند التسلق أو التسارع.ولأن القصور الذاتي يزداد كلما ابتعدت الكتلة عن المحور ، فهل هناك حجة لنا جميعًا باستخدام عجلات 650c أصغر بدلاً من 700c المعتادة؟ لقد كان اتجاهًا شوهد في الترياتلون في أوائل إلى منتصف التسعينيات وأظهرت الأبحاث توفيرًا في الوزن بنسبة 8 ٪ باستخدام مثل هذه العجلة.

"أعتقد أن أي ميزة تبطلها عدة عوامل ، بما في ذلك الراحة" ، كما يقول Arkesteijn. "الضجيج من الطريق أكثر كثافة بسبب نصف القطر الأصغر." يجب أن تدور عجلة 650c أكثر من 700c (510 دوران لكل كيلومتر مقارنة بـ 475 تقريبًا) مما يعني المزيد من الاحتكاك. يتابع Arkesteijn: "سيشعر المتسابق الأكبر بهذه الضجة بشكل أكثر كثافة بسبب وزنه الإضافي". ما لا يأخذه أي من هذا في الاعتبار ، بالطبع ، هو الديناميكا الهوائية. قد توفر الحافة الأثقل مزايا إذا تم استخدام هذا الوزن لإنشاء شكل أفضل للنحت في الهواء. يقول جوناثان داي من Strada Handbuilt Wheels: "إذا كنت وحدة كبيرة وتستطيع رفع سرعتك أعلى التل ، فإن الحافة الثقيلة ستكون أقل ضررًا لك لأنك ستستمتع بتأثير ديناميكي هوائي أكبر"."ومع ذلك ، إذا كان وزنك نحيلًا 62 كجم وتتفوق في التسلق ، فأنت تريد شيئًا خفيفًا عند الحافة لزيادة سرعتك إلى أعلى التل".

في النهاية ، لا يملك معظم الناس مجموعة من العجلات للاختيار من بينها لتناسب كل نوع من أنواع الركوب وحالة الطريق. لذلك ، باستثناء الظروف الخاصة والظروف المثالية ، فإن الإطارات الأخف وزنًا هي الأفضل بشكل عام لزيادة السرعة والمتعة. وعلى الرغم من آلام تمزق الرئة وتيارات العرق ، فهذا هو كل ما يتعلق بالدراجة.

موصى به: