Защо намаляването на теглото на мотора влияе толкова бързо на скоростта
Опитвам се да разбера физиката на теглото на велосипеда. Току-що преминах от състезателен мотор с тегло 11 кг на състезателен мотор с тегло 8 кг (очевидно има много повече фактори и разлики между двата мотора, отколкото теглото) и видях ползата от намаляването на теглото. Не съм сигурен обаче, че разбирам.
Например, да кажем, че общото ми тегло е 8 + 75 с общо тегло 83 кг. Разликата между това и 86 кг е минимална, но изглежда прави разлика отвъд очакваното.
Да предположим, че мога да балансирам общото тегло, като нося раница или допълнителен тежък пакет бидон/седло, така че общото тегло да бъде същото. Защо по-лекият мотор винаги изглежда по-бърз?
Прочетох нещо за ротационната маса, което изглежда предполага, че тя няма толкова общо с вашето комбинирано тегло, колкото се възприема от гравитацията, а с еквивалентната сила на повдигане на движещите се части, а именно вашите колела, и всъщност е това е теглото на колелото, това е основният фактор, защото всъщност трябва да вдигнете половината колело, за да създадете инерция напред. Това някакъв вид ефект на жироскоп: колкото по-лесно е да завъртите колелото, толкова по-бързо върви?
Двата основни проблема с мотора на равен терен са съпротивлението при търкаляне на гумите и устойчивостта на вятъра на мотора и ездача.
По принцип гума с по-високо налягане ще има по-малко съпротивление при търкаляне до някакъв момент, както и гума с по-гладък профил. Широчината на гумите също играе роля, но най-вече по отношение на това как влияе на натиска и протектора.
Устойчивостта на вятъра се влияе от ширината на гумата, броя на спиците, размера на тръбата и позицията на водача. Като цяло, колкото по-„пикантни“ са велосипедите, толкова по-малки са ширината на гумите и броят на спиците, а позицията на водача става по-крехка (и следователно по-аеродинамична). Размерът на тръбата обикновено не се различава много (и всъщност може да се увеличи, ако използвате стомана-> алуминий-> въглерод). Този ефект обаче е малък и фините разлики в дизайна на рамката могат да бъдат по-значителни.
Може да има и ергономични промени - напр. Б. По-предразположената позиция на шофиране, макар и по-уморителна, често е малко по-добра за върхова производителност.
Качеството на съхранение едва ли играе роля. Дори евтините лагери имат много ниски загуби и разликата в съпротивлението между тях и най-добрите лагери е малко вероятно да бъде измерима. (По-голямата разлика е в издръжливостта.)
Теглото на велосипеда влиза в уравнението само когато трябва да се "изкачите" (и в много малка степен за съпротивлението при търкаляне), но разбира се рядко маршрутът не се изкачва нагоре/надолу около 0,5% през повечето време . Тези 0,5% увеличават мощността, необходима за поддържане на постоянна скорост на мъртъв път с около 10%. Разликата от 3 кг между двата горни мотоциклета обаче би била около 0,4% разлика в производителността при този наклон от 0,5%.
Част от физиката е проста. За да се премести обект с маса m нагоре по наклон, се изисква натоварване, пропорционално на теглото. Това е масата по гравитационното ускорение, умножено по изместването W = mgd. Така че се изисква повече работа за по-тежкия мотор. Също така е необходима повече средна мощност, за да се повиши при същия скок за определен период от време.
Но ако във вашия експеримент със същите тежести, тогава този физически ефект не е налице, това е просто възприятие или някакъв друг физически феномен. Това също е ограничено до катерене.
Ъгловото ускорение на вашите колела е фактор за ускоряване. При прилагане на въртящ момент за увеличаване на ъгловата скорост на колелото, инерционният момент е фактор. Това е основно таксуване за това колко маса и колко е далеч от оста. Представете си фигурист, който се върти с протегнати ръце и след това ви дърпа, за да се завъртите по-бързо. Гравитацията на колелата е отделно съображение, което беше описано по-горе.
Друго физическо явление може да бъде въздушното съпротивление. В най-простите модели това е пропорционално на площта на напречното сечение, квадрата на скоростта и коефициента на съпротивление. Някои казват, че по-тежък мотор с по-добри аеродинамични характеристики ще работи по-ефективно като цяло. Като се има предвид общото тегло с водача, това може да е вярно при достатъчни скорости.
И накрая, по-лекият мотор може да има редица фактори за настройка, които ви улесняват и използват по-ефективно. Прилягането може дори да ви постави в по-аеродинамично изгодна позиция. Но ще се почувствате по-добре на правилно монтиран мотор.
Опитайте новия мотор със старите колела и натоварена чанта. Ако все пак се чувства по-бързо, трябва да е, защото така ви приляга повече.
Следва науката за боклуци:
Динамичното триене върху движещи се повърхности влиза в игра - бих казал, че 8-килограмовият компонент има по-добро качество и следователно лагери от 11-килограмовия мотор. Няма нищо общо с теглото, но при колоезденето теглото и качеството са неразривно свързани
Механичните загуби в задвижването на велосипеда са малки - и когато бягате бързо на нивото, по-голямата част от работата е срещу плъзгане, което означава, че получавате само квадратния корен на печалбата като промяна в скоростта. Така че разликата между доста добър мотор и отличен в тази област ще бъде нещо като квадратния метър от 1,01 .
Гумите са друг фактор - определено съм по-бърз на лекия си въглероден мотоциклет, отколкото на тежкия си стоманен мотоциклет, но пътният мотор е с леки 23 мм гуми при 110 psi, в сравнение с много по-тежки (устойчиви на пробиване) 32 мм гуми при 80 psi на път за работа, така че предполагам, че най-голямата разлика е в колелата (и в по-аеродинамично положение на шосейния мотор). - Джони 21 октомври '13 в 19:51
Полу боклуци. Вътрешният мотор може да има по-високи RR гуми, тъй като състезателят се зарежда поради съображения за скорост, а пътникът за защита от пробиване и съображения за издръжливост на гумите. Ако обаче дизайнът на гумите е същият, съпротивлението при търкаляне е по-ниско!
Сковаността също играе роля. Колкото по-твърда е зоната BB, толкова по-малко мощност се губи поради гъвкавостта на рамката. Колко не можах да кажа. Но намаляването на масата при катерене, повишената твърдост и намаленото триене за по-добри характеристики на колелата заедно, вероятно правят нещо забележимо
Да, списанията за велосипеди ви казват, че това е една от причините рекламодателите им да купуват по-скъпи мотори CF. Но лабораторните тестове не са го показали. Всъщност, по-гъвкавите рамки могат да бъдат по-бързи, особено при изкачване - защото рамката действа като пружинно изглаждащо предаване на мощност чрез гъвкавостта
. Супер коравите мотоциклети са чудесни за елитни спринтьори, но скъпи и неудобни загуби на пари за всички останали.
Ъгловото ускорение на вашите колела е фактор за ускоряване.
Това е фактор, но невероятно малък. От всички глупави неща, които велосипедистите вярват по отношение на производителността, идеята, че теглото на велосипеда има огромно въздействие, е може би най-глупавата, защото всеки е виждал доказателства за противното. Когато работите върху дерайлерите си и завъртате педалите, има ли голяма устойчивост на ускоряващото се колело? Не, моментално е. И ако носите чифт кожени ръкавици, можете да спрете колело с ръчна четка за скорост от 20 mph. И двете са, защото енергията, необходима за завъртане на колелото, е малка. (Има формула за това - трябваше да го научите в училище!)
Най-лошият сценарий за колело е, че се нуждае от два пъти енергията на невъртяща се маса за кинетична енергия. За велосипеди с тегло 2 кг, рама от 10 кг и ездач с тегло от 50 кг, това е от 4 до 10 до 50. Ефектите от масата на колелата са още по-малко, когато разгледате реалистичен случай със сили на съпротивление.