자전거 무게를 줄이는 것이 왜 속도에 영향을 미칩니 까?

자전거 무게의 물리학을 이해하려고합니다. 나는 11Kg로드 바이크에서 8Kg로 전환했습니다 (분명히 다른 두 자전거 사이에 더 많은 요소와 차이가 있음). 그리고 체중 감소의 이점을 발견했습니다. 그러나 나는 그것을 이해하지 못한다.

예를 들어 내 총 중량은 8 + 75이고 총 중량은 83Kg입니다. 이것과 86Kg의 차이는 최소한이지만, 내가 기대했던 것 이상으로 차이를 만듭니다.

전체 중량이 동일 할 수 있도록 팩 또는 특히 무거운 비던 / 새들 팩을 운반하여 총 중량을 동일하게 할 수 있다고 가정하면 왜 가벼운 자전거가 항상 더 빠른 것처럼 보입니까?

나는 회전 질량에 대해 읽었습니다. 이것은 중력을 통해 인식 된 결합 된 무게로 많은 것을 할 수는 없지만 움직이는 부품, 즉 바퀴와 동등한 리프팅 노력으로 실제로는 아무 것도하지 않음을 나타냅니다. 전진 운동량을 만들기 위해 바퀴의 반을 들어야하기 때문에 중요한 요소입니다. 휠을 더 빨리 돌리는 것이 더 쉬운 회전식 영향입니까?

자전거의 두 가지 주요 "드래그"는 평지에서 타이어의 구름 저항과 자전거와 라이더의 바람 저항입니다.

일반적으로 어느 정도까지는 압력이 높은 타이어는 더 부드러운 트레드가있는 타이어와 같이 구름 저항이 낮습니다. 타이어 폭도 역시 수치이지만, 압력과 트레드에 어떻게 영향을 미치는지에 관한 것입니다.

바람 저항은 타이어 폭, 스포크 수, 튜브 크기 및 라이더 위치에 영향을받습니다. 일반적으로 자전거의 "공중 감"이 증가함에 따라 타이어 폭과 스포크 수가 감소하고 탑승자 위치가보다 발생하기 쉬워집니다 (따라서 공기 역학적으로 증가). 튜브 크기는 크게 변화하지 않는 경향이 있으며 (강철-> 알루미늄-> 탄소로 갈수록 실제로 증가 할 수 있음) 그 효과는 미미하며 프레임 디자인의 미묘한 차이가 더 중요 할 수 있습니다.

인체 공학적 변화도있을 수 있습니다. 예를 들어, 라이딩 위치가 많을수록 피로가 심할수록 피크 전력 출력이 다소 우수합니다.

베어링 품질은 거의 나타나지 않습니다. 저렴한 베어링조차도 손실이 매우 적으며 베어링과 최고 베어링 사이의 항력 차이는 측정 할 수 없습니다. (더 큰 차이점은 내구성입니다.)

자전거 무게는 "등반"(및 롤링 저항에 대해 아주 작은 정도)이어야 할 때만 방정식에 들어오지 만, 물론 0.5 % 정도 올라가거나 내려 가지 않는 경로는 거의 없습니다. . 0.5 %는 데드 레벨 코스에서 정상 속도를 유지하는 데 필요한 힘을 약 10 % 증가시킵니다. 그러나 위 두 자전거의 3KG 차이는 0.5 % 기울기에서 약 0.4 %의 전력 차이에 해당합니다.

물리학 중 일부는 간단합니다. 질량 m 의 물체를 경사로 옮기려면 무게에 비례하는 양의 작업이 필요합니다. 이것은 질량 가속도 중력 가속도 변위 W = mgd 입니다. 더 무거운 자전거의 경우 더 많은 작업이 필요합니다. 또한 정해진 시간 내에 같은 상승 시간 동안 상승하려면 더 많은 평균 전력이 필요합니다.

그러나 동일한 가중치를 가진 실험 에서이 물리적 효과가 없으면 인식 또는 다른 물리적 현상입니다. 또한 이것은 등반으로 제한됩니다.

바퀴의 각가속도는 가속하는 요소입니다. 휠의 각속도를 높이기 위해 토크를 적용 할 때 관성 모멘트가 중요합니다. 이것은 기본적으로 축에서 얼마나 많은 질량과 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 대한 설명입니다. 피겨 스케이팅 선수가 팔을 돌리고 나서 더 빨리 회전하기 위해 당기는 것을 생각해보십시오. 바퀴의 중력은 위에서 설명한 별도의 고려 사항입니다.

놀이의 또 다른 물리적 현상은 공기 역학적 항력 일 수 있습니다. 가장 간단한 모델에서는 단면적, 속도 제곱 및 항력 계수에 비례합니다. 일부는 공기 역학적 성능이 더 좋은 무거운 자전거가 전체적으로 더 효율적으로 작동한다고 말합니다. 라이더와 결합 된 무게를 감안할 때 이것은 충분한 속도에서 사실 일 수 있습니다.

마지막으로 가벼운 자전거에는 다양한 요소가있어보다 쉽고 효율적입니다. 착용감이 공기 역학적으로 유리한 위치에 놓일 수도 있습니다. 그러나 제대로 장착 된 자전거를 착용하면 기분이 좋아집니다.

낡은 바퀴와 적재 된 가방으로 새 자전거를 사용해보십시오. 여전히 기분이 더 빠르면 더 잘 맞아야하기 때문입니다.

다음은 정크 과학입니다.

움직이는 표면에 역동적 인 마찰이 작용합니다. 8kg은 11kg 자전거보다 우수한 품질의 구성 요소를 지니고 있기 때문에 무게가 들지 않습니다.

자전거 파워 트레인의 기계적 손실은 아주 작습니다. 레벨에서 빠르게 달리는 경우 대부분의 작업은 공기 저항에 대한 것이므로 속도의 변화로 이득의 제곱근 만 얻을 수 있습니다. 꽤 좋은 자전거와이 지역의 우수한 차이는 1.01의 sqrt와 같습니다.

타이어는 또 다른 요소입니다-나는 무거운 강철 통근 자전거보다 가벼운 탄소 섬유 도로 자전거에서 확실히 빠르지 만, 도로 자전거는 출퇴근 시간에 80psi에서 훨씬 무거운 (펑크 방지) 32mm 타이어와 비교하여 110psi에서 가벼운 23mm 타이어를 가지고 있습니다 자전거의 차이가 대부분 바퀴에 있다고 생각합니다 (그리고 도로 자전거의 공기 역학적 위치). – Johnny Oct 21 '13에서 19:51

세미 정크. 통근자 자전거는 속도가 높은 레이서와 펑크 방지 및 타이어 내구성을 위해 통근자가 부팅되기 때문에 RR 타이어가 더 높을 수 있습니다.

BB 영역이 강할수록 프레임 플렉스에 손실되는 전력이 줄어 듭니다. 나는 말할 수 없었다. 그러나 바퀴의 힘을 높이기 위해 등반의 질량 감소, 강성 증가 및 마찰 감소로 눈에 띄는 무언가가 생길 수 있습니다.

예, 자전거 잡지에서 광고주에게 더 ​​비싼 CF 자전거를 구매해야하는 이유라고 말합니다. 그러나 실험실 테스트는 그것을 보여주지 못했습니다. 실제로, 플렉서블 프레임은 특히 클라이밍에서 더 빠를 수 있습니다. 플렉스로 인해 프레임이 스프링 스무딩 동력 전달 역할을하므로

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

... 슈퍼 뻣뻣한 자전거는 엘리트 스프린터에게는 탁월하지만 다른 모든 사람에게는 비싸고 불편한 돈 낭비입니다.

바퀴의 각가속도는 가속하는 요소입니다.

그것은 하나의 요인이지만 매우 작은 것입니다. 자전거 운전자가 성능에 대해 믿는 모든 어리석은 것들 중에서 바퀴 무게가 큰 영향을 미친다는 생각은 아마도 어리석은 일입니다. 탈선 기에서 작업하고 페달을 돌리면 바퀴가 속도에 도달하는 데 큰 저항력이 있습니까? 아니, 순간이야 가죽 장갑을 착용하면 손 브러시로 rpm을 20mph 동안 20mph 동안 움직이지 않도록 할 수 있습니다. 이 두 가지 모두 휠 회전에 필요한 에너지가 작기 때문입니다. (이것에 대한 공식이 있습니다-당신은 고등학교에서 그것을 배워야했습니다!)

휠의 최악의 경우는 운동 에너지에 비 회전 질량 에너지의 두 배가 필요하다는 것입니다. 따라서 2kg 휠, 10kg 프레임 및 50kg 라이더의 경우 4-10에서 50입니다. 저항력이있는 실제 사례를 고려할 때 휠 질량의 효과는 훨씬 작아집니다.

자전거 무게의 물리학을 이해하려고합니다. 나는 11Kg 도로 자전거에서 8Kg 자전거로 전환했습니다 (분명히 무게 이외의 두 자전거 사이에 더 많은 요인과 차이점 이 있음 ) . 그리고 체중 감소의 이점을 발견했습니다. 그러나 나는 그것을 이해하지 못한다.

.. 따라서 체중으로 인한 차이를 전혀 느끼지 못했습니다. 당신은 그것을 자전거 마케팅이 지시하는 것이기 때문에 그것을 가정했습니다.

내 생각에 당신은 위약과 회전 감소 저항의 혼합을 경험했다고 생각합니다. 같은 폭과 카테고리의 타이어는 RR에서 약 50 % 차이가 날 수 있습니다.

실제로 속도에는 큰 영향을 미치지 않습니다. 자전거를 탈 때 다루는 자전거의 무게 만이 아니라는 점을 명심하십시오. 그것은 또한 라이더의 무게와 당신이 들고있는 무엇이든입니다. 당신이 몇 파운드를 잃는 것을 추가 할 때, 총 체중 감소가 5 %를 넘지 않는 경우는 드물며, 보통 1-2 %와 비슷합니다.

자전거에서 파운드를 떨어 뜨리는 것이 큰 차이를 만든다고 생각하면 다음에 자전거에서 물병 전체를 던져 갑자기 급격히 빨라지는지 확인하십시오. 당신은하지 않습니다. 레이스 결과는 이것을 보여줍니다. 2012 년 투르 드 프랑스와 1982 년 투르 드 프랑스의 평균 속도를 살펴보십시오. 30 년의 격차 동안 평균 자전거는 6 파운드 (25-30 %!) 이상 떨어졌지만 평균 속도는 1mph 미만으로 떨어졌습니다. 또한 자전거는 더욱 공기 역학적으로 바뀌었고 팀은 전술에 더욱 협조적이었습니다 (팀 자동차의 라디오 및 라이브 TV 피드 덕분에). 라이더는 이제 더 정밀하게 훈련합니다 (82 년에는 파워 미터가 없음). 경주 일정이 짧아 투어에 더 잘 휴식했습니다.

가벼운 자전거는 위약 효과로 인해 훨씬 ​​가벼워집니다. 또한 자전거가 더 빠르면 더 가벼워서 말하기가 어렵습니다. 실제로 측정하는 유일한 방법은 두 개의 완전히 동일한 자전거를 타고 무게를 더한 다음 파워 미터에서 데이터를 캡처하여 이중 블라인드 테스트를 수행하는 것입니다. 사람들은 이러한 연구를 수행했으며 그 결과 체중은 우리 대부분이 생각하는 거의 큰 문제가 아니라는 것을 보여주었습니다.

가벼운 자전거는 더 재미 있습니다. 그들은 단지 있습니다. ;)