האם גלגלים הם הרכיבים הטובים ביותר לשדרוג אם אתם מחפשים לחסוך במשקל על האופניים? אנחנו מפרידים את העובדות מהספין
'פאונד על הגלגלים שווה שניים על המסגרת', או לפחות כך אומרים. החוכמה הקונבנציונלית הזו שלטה בגישה לבחירת גלגלים עבור רוכבי אופניים רבים - אם אי פעם היה מקום להתיז את הכסף כדי לגלח כמה גרמים, זה הגלגלים.
אבל כפי שקורה לעתים קרובות בחוכמה קונבנציונלית, אנחנו רחוקים מלהיות שמחים להשאיר את זה ככה.
הרעיון שהמשקל של סט גלגלים חשוב יותר מכל חלק אחר באופניים נשען על העובדה שהגלגלים זזים יותר מכל חלק אחר של האופניים.
אנדי רוינה, פרופסור להנדסת מכונות באוניברסיטת קורנל, מנסח זאת בפשטות: 'חלק העליון של הגלגל הולך מהר פי שניים מהאופניים. והכיוון ההפוך [תחתית הגלגל] לא מבטל את המהירות הזו.
'כתוצאה מכך יש לו פי שניים יותר אנרגיה קינטית ולכן נדרש פי שניים כוח כדי להניע אותו וזה גורם לאופניים להאט פי שניים.'
משקל נגד האצה
משקל כל כך חשוב בתכנית הגדולה של תנועת אופניים בגלל הקשר שלו עם האצה. כאשר משהו נע במהירות קבועה, כל הכוחות הדוחפים אותו ומאטים אותו נמצאים בשיווי משקל.
עלייה סבירה במשקל לא תעשה שום הבדל, מלבד עלייה קלה בחיכוך או בהתנגדות הגלגול שהיא עלולה לגרום.
עם זאת,כאשר מעלים או מאבדים מהירות, החוק השני של ניוטון נכנס לתוקף: כוח=מסה x תאוצה. אז ככל שיש לך יותר מסה, אתה צריך יותר כוח כדי לתפוס מהירות.
אז למה, אם כן, יש הבדל אם המשקל הוא על גלגל ולא על מסגרת?
כאן זה נהיה קצת מסובך, הודות לאינרציה. אינרציה היא ההתנגדות של אובייקט לשינוי בתנועתו - זו הסיבה לכך שיידרש מאמץ כדי להאיץ אופניים אפילו ביקום נטול חיכוכים.
לגלגלים, לאופניים ולרוכב יש אינרציה, אבל עם גלגלים האפקט מוגדל כי הם מסתובבים.
סטיב וויליאמס, מהנדס דינמיקת הרכב הבכיר של לוטוס, אומר, 'במקרה של גלגל, כי יש לך מסה רבה שמפוזרת סביב החישוק, במרחק מה ממרכז הגלגל, וזה נותן לו אינרציה. '
אינרציה זו פירושה בעצם התנגדות לסיבוב הגלגל. לפעמים זה נקרא אינרציה סיבובית אבל, ליתר דיוק, זה מכונה רגע של אינרציה.
ויליאמס מוסיף, 'מכיוון שאופניים מתגלגלים על הגלגלים, אתה לא רק צריך לדחוף את המסה הזו באוויר מהר יותר, אלא אתה גם צריך לגרום לגלגל להסתובב מהר יותר. האינרציה של הגלגל תתנגד לעלייה בקצב הסיבוב.'
עם זאת, באופן מכריע, האינרציה נקבעת לפי המרחק של מסה ממרכז הסיבוב: מומנט אינרציה הוא תוצאה של מסה במרחק מהציר שסביבו היא מסובבת - ב במקרה של גלגל זה המרחק של המסה מציר הציר.'
להגיע לנקודה
כל הדיבורים המדעיים האלה מביאים אותנו לעיקר העניין. זה לא מספיק לומר שגלגל כבד הוא יותר מכשול מאשר מסגרת כבדה כי הכל תלוי איפה המשקל הזה מחולק על הגלגל.
זה פשטני מדי לקבוע ש'קילוגרם על הגלגלים שווה שניים על המסגרת'. פרופסור ג'ים פאפאדופוליס, מחבר הספר Cycling Science, אומר, מסה מסתבר שקצת מסה ממש בהיקף נספרת פעמיים, מעט מסה במרכז החישור 1.5 פעמים וקצת מסה ברכזת נספרת. נספר פעם אחת.'
על בסיס זה, עלינו להתאים את הביטוי כך ש'פאונד על החישוקים שווה שניים על הרכזות', אבל וויליאמס ב-Lotus סקפטי לגבי הרווחים המוצהרים שיש להשיג מחישוקים קלים יותר.
'אנו יכולים לראות שלהפחתת אינרציית הגלגל יש השפעה מועילה על פני הפחתת מסה לא מסתובבת, אבל היא קטנה מאוד. במציאות, מסה שנחסכה מחישוקי הגלגלים עשויה להיות מועילה פחות מ-10% יותר מאותה מסה שנחסכה משאר האופניים.'
כמה חישובים די מורכבים מגלים שהיתרון מבחינת האצה מחיתוך משקל מחישוקי הגלגל יהיה 0.9%, לעומת 0.8% בעת חיתוך משקל מהמסגרת.
אם הרווחים שהושגו מחיתוך המשקל של המסה המסתחררת על האופניים שלכם פתוחים לוויכוח, התחום הבא שיש לקחת בחשבון הוא גירוסקופיה.
שדרג לכמה גלגלים קלים יותר בפחות מ-£500
משיג עם זה ג'ירו
ג'ירוסקופ הוא גלגל או דיסק שמסתובב סביב ציר בצורה כזו שהוא מייצב את עצמו. זה בגלל ההשפעות של תנע זוויתי - כשהנקודה העליונה של גלגל מתחילה למשוך אותו ימינה, למשל, ברגע שהגלגל הסתובב חצי סיבוב, אותה נקודה של הגלגל הפוכה ופתאום דוחפת את גלגל אחורה שמאלה.
האפקט הג'ירוסקופי של ספינינג הוא הסיבה לכך שהסביבון נשאר זקוף, והסיבה לכך שגלגלי אופניים ממלאים תפקיד בשמירה עלינו זקופים.
מכיוון שג'ירוסקופ עובד על העיקרון הבסיסי הזה של כוחות זוויתיים, המשקל בחלק החיצוני של הגלגל הוא המשפיע ביותר על כוח הייצוב של הגלגל. אז אם חישוק כבד יותר, הוא עלול לדחוף גלגל אחורה זקוף בכוח חזק יותר, בוודאי?
Ruina באוניברסיטת קורנל מציירת תמונה עכורה של הקונצנזוס המדעי: 'אין תשובה סופית אם שפה כבדה יותר היא יציבה יותר. אבל נראה שהמגמה היא שגירוסקופ גדול יותר מרגיש יציב יותר.'
אז זה מרמז שחישוק כבד יותר, במקום גלגל כבד יותר, יכול להציע יותר יציבות.
אבל יש עוד זווית לשקול. וויליאמס אומר, לגלגל אינרציה גבוה יותר יהיה אפקט ג'ירוסקופי חזק יותר, אולם יש אפקט ג'ירוסקופי שני - ככל שהכידון מנווט מהר יותר, כך ההתנגדות הג'ירוסקופית לסיבוב גדול יותר.כל כך אינרציה גבוהה מקשה יותר לסובב את הכידון ולהשעין את האופניים.'
חישוק כבד יהפוך אותך ליציב יותר בזמן הרכיבה, אבל עשוי להקריב את סוג הזריזות שהיגוי חופשי ומהיר יותר עשוי לאפשר.
עם זאת, Ruina קצת לא מסכימה. "אם אתה אומר שאופניים מרגישים מאוד מהירים בטיפול, זה כמעט בטוח קשור לגיאומטריה של האופניים ולחלוקת המסה במכלול ההיגוי", הוא אומר.
'וזכרו, המשקל המשפיע ביותר הכרוך בהישענות לפינה הוא אתה.'
בסופו של דבר, אם אתה מסוג הרוכבים שמחפש שיפורים מצטברים זעירים בביצועים של הערכה שלך, עליך להתמקד במציאת החישוקים הקלים ביותר ולא בגלגל הכללי הקל ביותר.
או שאתה יכול פשוט לעשות מה שכולנו עושים, וללכת על אלה שנראים הכי מגניבים.
