Mengapa mengurangi berat sepeda berdampak pada kecepatan?

Saya mencoba memahami fisika berat sepeda. Saya baru saja beralih dari sepeda jalan 11Kg ke yang 8Kg (jelas ada banyak faktor dan perbedaan antara 2 sepeda selain berat), dan telah memperhatikan manfaat dari penurunan berat badan. Namun saya tidak yakin saya memahaminya.

Katakanlah misalnya, berat gabungan saya adalah 8 + 75 untuk berat total 83Kg. Perbedaan antara ini dan 86Kg adalah minimal, tetapi tidak membuat perbedaan yang tampaknya melampaui apa yang saya harapkan.

Dengan anggapan saya dapat menyamakan berat total dengan membawa satu paket atau khususnya paket bidon / sadel yang berat) sehingga berat gabungannya bisa sama, mengapa sepeda yang lebih ringan selalu tampak lebih cepat?

Saya telah membaca sesuatu tentang massa rotasi, yang tampaknya menunjukkan bahwa tidak ada hubungannya dengan berat gabungan Anda sebagaimana dirasakan melalui gravitasi, tetapi dengan upaya pengangkatan yang setara dari bagian yang bergerak, yaitu roda Anda, dan sebenarnya berat roda itu yang adalah faktor utama karena Anda sebenarnya harus mengangkat setengah roda untuk menghasilkan momentum ke depan. Apakah ini semacam pengaruh giroskopik di mana semakin mudah memutar roda Anda semakin cepat?

Dua "seret" utama pada sebuah sepeda, di permukaan tanah, adalah resistansi ban yang bergulir dan hambatan angin pada motor dan pengendara.

Secara umum, sampai batas tertentu, ban dengan tekanan lebih tinggi akan memiliki rolling resistance yang lebih rendah, demikian pula ban dengan tapak yang lebih halus. Lebar ban juga masuk, tetapi sebagian besar dalam hal pengaruhnya terhadap tekanan dan tapak.

Hambatan angin dipengaruhi oleh lebar ban, jumlah jari-jari, ukuran tabung, dan posisi pengendara. Secara umum, ketika "kekeruhan" dari sebuah sepeda meningkat, lebar ban dan pengurangan jumlah bukaan dan posisi pengendara menjadi lebih rentan (dan karenanya lebih aerodinamis). Ukuran tabung cenderung tidak bervariasi banyak (dan mungkin sebenarnya meningkat saat Anda menggunakan baja-> aluminium-> karbon) tetapi efeknya sedikit dan perbedaan halus dalam desain bingkai bisa lebih signifikan.

Mungkin juga ada perubahan ergonomis - misalnya, posisi naik yang lebih rentan, sementara lebih melelahkan, seringkali agak lebih baik untuk output daya puncak.

Kualitas bantalan hampir tidak ada sama sekali. Bahkan bantalan murahan memiliki kerugian yang sangat rendah, dan perbedaan hambatan antara bantalan tersebut dan bantalan top-of-the-line tidak mungkin terukur. (Perbedaan yang lebih besar adalah daya tahan.)

Bobot sepeda hanya masuk ke persamaan ketika seseorang harus "memanjat" (dan pada tingkat yang sangat kecil untuk rolling resistance), tetapi tentu saja jarang memiliki rute yang tidak naik / turun sebesar 0,5% atau lebih sebagian besar waktu . 0,5% itu meningkatkan daya yang dibutuhkan untuk menahan kecepatan tetap sekitar 10% selama level mati. Tetapi perbedaan 3KG antara kedua motor di atas akan berjumlah sekitar 0,4% perbedaan daya pada kemiringan 0,5% itu.

Beberapa fisika sederhana. Untuk memindahkan objek dari massa m atas miring membutuhkan jumlah proporsional bekerja untuk berat. Ini adalah massa kali percepatan gravitasi dikalikan perpindahan W = mgd . Jadi untuk sepeda yang lebih berat itu membutuhkan lebih banyak kerja. Ini juga membutuhkan lebih banyak daya rata-rata untuk mengangkatnya dari kenaikan yang sama dalam waktu yang tetap.

Tetapi jika dalam percobaan Anda dengan bobot yang sama maka efek fisik ini tidak ada, itu hanya persepsi, atau fenomena fisik lainnya. Ini juga terbatas pada pendakian.

Akselerasi sudut roda Anda adalah faktor saat Anda mempercepat. Ketika Anda menerapkan torsi untuk meningkatkan kecepatan sudut roda, momen inersia adalah faktor. Ini pada dasarnya adalah akuntansi tentang berapa banyak massa dan seberapa jauh jaraknya dari poros. Pikirkan seorang skater berputar dengan tangan mereka keluar dan kemudian menarik mereka untuk berputar lebih cepat. Gravitasi pada roda merupakan pertimbangan terpisah, yang dijelaskan di atas.

Fenomena fisik lain yang sedang dimainkan bisa menjadi hambatan aerodinamis. Dalam model paling sederhana, ini sebanding dengan luas penampang, kecepatan kuadrat, dan koefisien seret. Ada yang mengatakan sepeda yang lebih berat dengan kinerja aerodinamis yang lebih baik secara keseluruhan lebih efisien. Mengingat bobot gabungan dengan pengendara ini bisa jadi benar pada kecepatan yang cukup.

Akhirnya bisa ada berbagai faktor kecocokan pada sepeda yang lebih ringan yang membuatnya terasa lebih mudah dan lebih efisien bagi Anda. Bahkan mungkin cocok menempatkan Anda dalam posisi yang lebih menguntungkan secara aerodinamis. Tetapi Anda akan merasa lebih baik dengan sepeda yang dipasang dengan benar.

Coba sepeda baru dengan roda lama dan tas penuh. Jika masih terasa lebih cepat, itu pasti karena itu cocok untuk Anda.

Berikut ini adalah ilmu sampah:

Gesekan dinamis pada permukaan yang bergerak ikut bermain - saya akan berikan $ 8 pada itu bahwa 8kg memiliki komponen kualitas yang lebih baik dan oleh karena itu lebih baik daripada sepeda 11kg ..... Tidak ada hubungannya dengan bobot, tetapi dalam bersepeda, bobot dan kualitas terkait erat.

Kerugian mekanis pada powertrain sepeda kecil - dan ketika Anda berlari kencang pada tingkat sebagian besar pekerjaan adalah melawan hambatan udara, yang berarti Anda hanya mendapatkan akar kuadrat dari kenaikan sebagai perubahan kecepatan. Jadi perbedaan antara sepeda yang cukup bagus dan yang sangat baik di daerah ini akan menjadi sesuatu seperti sqrt 1,01 ...

Ban adalah faktor lain - saya pasti lebih cepat menggunakan sepeda jalan serat karbon ringan daripada sepeda komuter baja berat saya, tetapi sepeda jalan ini memiliki ban 23mm ringan @ 110psi, dibandingkan dengan ban 32mm yang jauh lebih berat (tahan tusukan) pada 80psi saat dalam perjalanan. sepeda jadi saya curiga bahwa sebagian besar perbedaan ada di roda (dan posisi yang lebih aerodinamis pada sepeda jalan). - Johnny 21 Okt '13 pukul 19:51

Semi sampah. Sepeda komuter mungkin memiliki ban RR lebih tinggi, karena pembalap akan di-boot untuk kecepatan dan komuter untuk perlindungan tusukan dan daya tahan ban - tetapi ketika desain bannya sama, maka yang lebih luas adalah resistensi rolling RENDAH!

Kekakuan juga faktor dalam. Semakin kaku area BB, semakin sedikit daya yang hilang untuk melenturkan bingkai. Berapa banyak, saya tidak bisa mengatakannya. Tetapi pengurangan massa untuk memanjat, meningkatkan kekakuan dan mengurangi gesekan untuk meningkatkan daya ke roda digabungkan mungkin menambah sesuatu yang terlihat

Ya, itu adalah sesuatu yang majalah sepeda katakan kepada Anda adalah alasan untuk membeli pengiklan mereka sepeda CF yang lebih mahal. Tetapi tes lab belum menunjukkannya. Bahkan, frame flexier sebenarnya bisa lebih cepat terutama dalam pendakian - karena flex membuat frame bertindak sebagai pegas transmisi power smoothing

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

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

... Sepeda super kaku sangat baik untuk sprinter elit, tetapi bagi semua orang pemborosan uang yang mahal dan tidak nyaman.

Akselerasi sudut roda Anda adalah faktor saat Anda mempercepat.

Itu adalah faktor, tetapi faktor yang sangat kecil. Dari semua hal bodoh yang pengendara sepeda yakini tentang kinerja, gagasan bahwa bobot roda memiliki efek besar mungkin adalah yang paling bodoh karena semua orang telah melihat bukti yang bertentangan. Ketika Anda mengerjakan derailer dan memutar pedal, apakah ada resitansi yang besar pada roda yang semakin cepat? Tidak, ini instan. Dan jika Anda mengenakan sepasang sarung tangan kulit, Anda dapat menghentikan roda bergerak pada rpm selama 20mph dengan sikat tangan Anda. Kedua hal ini karena energi yang dibutuhkan untuk membuat roda berputar kecil. (Ada formula untuk ini - Anda seharusnya telah mempelajarinya di sekolah menengah!)

Kasus terburuk untuk roda adalah membutuhkan roda dua kali lipat dari massa yang tidak berputar untuk energi kinetik. Jadi untuk roda 2kg, kerangka 10kg, dan pengendara 50kg, itu adalah 4 hingga 10 hingga 50. Efek massa roda menjadi lebih kecil ketika Anda mempertimbangkan kasing yang realistis dengan gaya resistif.

Saya mencoba memahami fisika berat sepeda. Saya baru saja beralih dari sepeda jalan 11Kg ke yang 8Kg (jelas ada banyak faktor dan perbedaan antara 2 sepeda selain berat) , dan telah memperhatikan manfaat dari penurunan berat badan. Namun saya tidak yakin saya memahaminya.

..Jadi, Anda belum melihat perbedaan karena berat sama sekali. Anda telah mengasumsikannya, karena itulah yang diperintahkan oleh pemasaran sepeda kepada Anda.

Dugaan saya adalah bahwa Anda mengalami campuran plasebo dan hambatan reduksi gulir - ban dengan lebar dan kategori yang sama dapat bervariasi sekitar 50% dalam RR.

Ini sebenarnya tidak memiliki dampak besar pada kecepatan. Perlu diingat saat Anda mengendarai sepeda, bukan hanya berat sepeda yang Anda hadapi. Ini juga berat pengendara dan apa pun yang Anda bawa. Ketika Anda menambahkan bahwa kehilangan beberapa kilo jarang lebih dari pengurangan berat total 5%, biasanya lebih seperti 1-2%.

Jika Anda berpikir untuk menjatuhkan satu pon sepeda membuat perbedaan besar, maka lain kali Anda naik mengendarai botol air penuh dari sepeda Anda dan lihat apakah Anda tiba-tiba menjadi lebih cepat secara signifikan. Kamu tidak akan. Hasil perlombaan membuktikan hal ini. Lihatlah kecepatan rata-rata Tour de France 2012 dan Tour de France 1982. Selama jeda 30 tahun itu, sepeda rata-rata turun lebih dari 6 pound (25-30%!) Dalam berat namun kecepatan rata-rata telah naik kurang dari 1mph. Juga perlu diingat sepeda juga menjadi lebih aerodinamis, tim menjadi lebih terkoordinasi dalam taktik mereka (berkat radio dan siaran TV langsung di mobil tim), pengendara sekarang berlatih dengan presisi yang lebih besar (tidak ada meteran listrik di tahun '82) dan pengendara datang masuk ke Tur lebih baik istirahat karena jadwal balap yang lebih pendek.

Sepeda ringan terasa lebih ringan sebagian besar karena efek plasebo. Juga jika sepeda lebih cepat sulit untuk mengatakan apakah itu karena lebih ringan. Satu-satunya cara untuk benar-benar mengukurnya adalah dengan mengambil dua sepeda yang benar-benar identik dan menambah bobot satu dan kemudian melakukan tes buta ganda dengan data yang ditangkap pada meteran listrik. Orang-orang telah melakukan penelitian ini dan hasilnya menunjukkan bahwa berat badan hampir bukan masalah besar yang kita pikirkan.

Semua yang dikatakan, sepeda yang lebih ringan lebih menyenangkan. Mereka memang begitu. ;)