Le ruote leggere battono un telaio leggero?

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Le ruote leggere battono un telaio leggero?
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Video: Ruote: alluminio o carbonio? 2024, Marzo
Anonim

Le ruote sono i componenti migliori da aggiornare se stai cercando di risparmiare peso sulla bici? Separiamo i fatti dalla rotazione

'Una sterlina sulle ruote vale due sul telaio', o almeno così dicono. Quella saggezza convenzionale ha governato l'approccio alla selezione delle ruote per molti ciclisti: se mai c'è stato un posto dove spendere soldi per radersi qualche grammo, sono le ruote.

Ma come spesso accade con la saggezza convenzionale, siamo tutt' altro che felici di lasciarlo così.

L'idea che il peso di un set di ruote sia più importante di qualsiasi altra parte della bici si basa sul fatto che le ruote si muovono più di qualsiasi altra parte della bici.

Andy Ruina, professore di ingegneria meccanica alla Cornell University, dice semplicemente: "La parte superiore della ruota va due volte più veloce della bicicletta. E la direzione opposta [la parte inferiore della ruota] non annulla quella velocità.

'Di conseguenza ha il doppio dell'energia cinetica, quindi ci vuole il doppio della forza per farlo andare e fa rallentare la bici il doppio.'

Peso vs accelerazione

Il peso è così importante nel grande schema del movimento della bicicletta a causa della sua relazione con l'accelerazione. Quando qualcosa si muove a velocità costante, tutte le forze che lo spingono e lo rallentano sono in equilibrio.

Un ragionevole aumento di peso non farà alcuna differenza, a parte un leggero aumento dell'attrito o della resistenza al rotolamento che potrebbe causare.

Quando si aumenta o si perde velocità, però, entra in vigore la seconda legge di Newton: forza=massa x accelerazione. Quindi più massa hai, maggiore è la forza necessaria per aumentare la velocità.

Allora, perché fa un briciolo di differenza se il peso è su una ruota piuttosto che su un telaio?

Ecco dove diventa un po' complicato, grazie all'inerzia. L'inerzia è la resistenza di un oggetto a un cambiamento nel suo movimento: è il motivo per cui ci vorrebbe uno sforzo per accelerare una bicicletta anche in un universo senza attrito.

Ruote, bici e pilota hanno tutti inerzia, ma con le ruote l'effetto è amplificato perché stanno ruotando.

Steve Williams, il principale ingegnere di dinamica dei veicoli della Lotus, afferma: 'Nel caso di una ruota, perché hai molta massa distribuita attorno al cerchio, una certa distanza dal centro della ruota, che le conferisce inerzia. '

Quell'inerzia significa essenzialmente una resistenza alla rotazione della ruota. A volte è chiamato inerzia rotazionale ma, più precisamente, è indicato come momento di inerzia.

Williams aggiunge: 'Poiché una bicicletta sta rotolando sulle ruote, non solo devi spingere quella massa nell'aria più velocemente, ma devi anche far girare la ruota più velocemente. L'inerzia della ruota resisterà all'aumento della velocità di rotazione.'

Assolutamente, però, che l'inerzia è determinata dalla distanza di una massa dal centro di rotazione: 'Un momento di inerzia è il risultato di una massa a distanza dall'asse attorno al quale viene ruotata - in nel caso di una ruota è la distanza della massa dall'asse del mandrino.'

Vai al punto

Tutto questo discorso scientifico ci porta al nocciolo della questione. Non basta dire che una ruota pesante è più un ostacolo di un telaio pesante perché tutto dipende da dove il peso è distribuito sulla ruota.

È troppo semplicistico affermare che "un chilo sulle ruote vale due sul telaio". Il professor Jim Papadopoulis, autore di Cycling Science, afferma: "Risulta che un po' di massa proprio alla circonferenza viene contata due volte, un po' di massa al centro del raggio 1,5 volte e un po' di massa al mozzo viene contato una volta.'

Su questa base, dovremmo adattare la frase per dire 'una libbra sui cerchi vale due sui mozzi', ma la Williams della Lotus è scettica sui guadagni dichiarati da ottenere da cerchi più leggeri.

'Possiamo vedere che la riduzione dell'inerzia della ruota ha un effetto benefico sulla riduzione della massa non rotante, ma è molto piccolo. In re altà, è probabile che la massa risparmiata dai cerchioni delle ruote sia meno del 10% più vantaggiosa della stessa massa risparmiata dal resto della bici.'

Alcuni calcoli piuttosto complessi rivelano che il vantaggio in termini di accelerazione dal taglio del peso dai cerchioni sarebbe dello 0,9%, rispetto allo 0,8% dal taglio del peso dal telaio.

Se i guadagni ottenuti riducendo il peso della massa rotante sulla tua bici sono aperti al dibattito, la prossima area da considerare sono i giroscopici.

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Prendere il giroscopio con esso

Un giroscopio è una ruota o un disco che ruota attorno a un asse in modo tale da stabilizzarsi. Ciò è dovuto agli effetti del momento angolare: quando il punto più alto di una ruota inizia a tirarla verso il basso verso destra, ad esempio, una volta che la ruota ha ruotato di mezzo giro, quello stesso punto della ruota è capovolto e spinge improvvisamente il ruota indietro a sinistra.

L'effetto giroscopico della rotazione è il motivo per cui una trottola rimane in posizione verticale e il motivo per cui le ruote della bicicletta svolgono un ruolo nel tenerci in piedi.

Poiché un giroscopio funziona in base al principio di base delle forze angolari, il peso nella parte più esterna della ruota è la più influente sulla forza stabilizzatrice della ruota. Quindi, se un cerchione è più pesante, può spingere una ruota indietro in posizione verticale con una forza maggiore, sicuramente?

Ruina alla Cornell University dipinge un quadro oscuro del consenso scientifico: Non esiste una risposta definitiva al fatto che un cerchio più pesante sia più stabile. Ma la tendenza sembra essere che un giroscopio più grande sia più stabile.'

Quindi questo suggerisce che un cerchio più pesante, piuttosto che una ruota complessivamente più pesante, potrebbe offrire maggiore stabilità.

Ma c'è un altro punto di vista da considerare. Williams afferma: Una ruota con inerzia maggiore avrebbe un effetto giroscopico più potente, tuttavia c'è un secondo effetto giroscopico: più velocemente viene sterzato il manubrio, maggiore è la resistenza giroscopica alla rotazione. Un'inerzia così elevata rende più difficile girare il manubrio e inclinare la bici.'

Un cerchio pesante ti renderà più stabile durante la guida, ma potrebbe sacrificare il tipo di agilità che potrebbe consentire uno sterzo più libero e veloce.

Ruina è leggermente in disaccordo, però. "Se dici che una bici è molto veloce durante la manovrabilità, quasi sicuramente ciò ha a che fare con la geometria della bici e la distribuzione della massa nel gruppo sterzo", dice.

'E ricorda, il peso più influente coinvolto nell'appoggiarti in un angolo sei tu.'

Alla fine, se sei il tipo di pilota che cerca piccoli miglioramenti incrementali nelle prestazioni del tuo kit, dovresti concentrarti sulla ricerca dei cerchi più leggeri piuttosto che della ruota più leggera in generale.

Oppure potresti semplicemente fare quello che facciamo il resto di noi e scegliere quelli che sembrano più belli.

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