Цитата:
все это означает что для самого колеса и того что на него налипло выполняется работа по перемещению
никакая работа не выполняется на перемещение.
Цитата:
Слышал мнение что дисковый тормоз прибавляет относительного веса к велосипеду гораздо больше, чем лежащий в рюкзаке или на багажнике его эквивалент по массе
Относительного веса нету.
На равномерное движение тела (без ускорения) энергия не тратится, при условии что потенциальная и кинетическая энергия тела не изменяется. Это справедливо при равномерном (с постоянной скоростью) движении по равнине (если пренебречь тем, что трение в втулках и в пневмошинах увеличивается если нагрузка на них растет, на практике разница есть но достаточно ничтожна особенно если речь про единицы а не десятки килограмов разницы)
На движение с набором потенциальной энергии (набор высоты) играет роль только общая масса, независимо где она находится - на пузе велосипедиста, на раме или на ободах колес.
На движение с ускорением вклад общей массы - прямо пропорционален (F=ma), и
вклад вращающихся частей ещё дополнительно тоже прямо пропорционален (Jw^2/2, где J - момент инерции, который прямо пропорционален массе, но и зависит от формы тела и центра вращения), поэтому увеличение веса вращающихся частей может быть до 2 раз более энергозатратным на ускорение, чем веса статических частей (если представить колесо как тор, вся масса которого на радиусе r от центра, то его вращательная энергия mv^2/2 и поступательная mv^2/2, а суммарная mv^2, т.е. ровно в 2 раза чем у невращающегося тела).
На практике вес вращающихся частей не меняется равномерно, у двух разных колес, вес который отличается в 2 раза, момент инерции не обязательно будет отличаться в 2 раза - т.к. распределение веса по форме колеса не одинаково. Более тяжелое колесо может иметь ниже момент инерции чем более легкое, если больший % веса расположен ближе к центру вращения. И может быть наоборот - колесо тяжелее в 2 раза, а момент инерции больше например в 3 раза или 5 раз.
Важное замечание - энергия которую сообщили вращающимся частям никуда не пропадает. Вредной она будет только если используется принудительное торможение. Если тормозить не надо - запасенная кинетическая энергия позволит, после падения подводимой мощности, некоторое время поддерживать более высокую скорость.
Движение с ускорением актуально в таких спортивных дисциплинах:
- гит на короткие дистанции с места
- маневры пелотона в командной гонке (резкое ускорение, сбрасывание с колеса, попытка удержаться на колесе, попытка бегства)
- дисциплины где постоянно используются тормоза (например гонка-критериум, тормозят на поворотах, потом опять ускоряются)
- спринтерские финишы
- установление рекордов кратчайшего тормозного пути (если не ошибась, Леви Лепхаймер установил рекорд тормозного пути на шоссейном велосипеде)
Забота о минимизации веса колес практически не нужна в таких дисциплинах:
- езда с равномерной скоростью (разделка равнинная, разделка горная, трек на длинные дистанции или с летящим стартом, груповая покатушка без попыток сбежать, туризм, марафоны)
Более того, при езде по холмистой местности тяжелые колеса имеют очень полезное свойство рекуперировать энергию на спусках и потом отдавать на подъеме.
Также, изучая влияние веса колес, стоит примерно понимать о каком % затрат мощности идет речь от общих затрат и связи с другими скоростными параметрами.
Рассмотрим на таком примере, спринтерский финиш 250 м групповой гонки. В начале скорость 36 км/ч, на финише 47 км/ч. Допустим вес велосипеда + гонщика 90 кг, а вращающийся вес колес в перерасчете на тор - 1.5 кг (обода, трубки, спицы). Чтобы так ускориться, гонщик только на набор кинетической энергии (не включая преодоления сил трения) затратит 6360 Дж.
Если бы удалось соорудить пару колес весом 1.0 кг (на 0.5 кг или на 1/3 легче) сэкономится 35 Дж на кинетической энергии, что даст на финише преимущество в скорости на 0,05 км/ч (47.05 против 47.00 км/ч) или 188 сантиметров преимущества на фотофинише.
Если бы эти 500 грамм веса потратить на улучшение аэродинамического профиля колес, чтобы при стандартной для тестов в трубе скорости 40 км/ч они давали преимущество хотя бы 0,03 км/ч (тогда как существуют в продаже колеса которые до 0.6 км/ч дают по сравнению с обычными колесами для груповых гонок или горных разделок) - то на спринтерский финиш они придут одновременно.
А если посчитать что до этого ещё много часов надо ехать с равномерной скоростью 90% мощности затрачивая только на аэродинамику, то преимущество аэродинамичных тяжелых колес очевидно.
Теперь рассмотрим влияние веса на езду в горку.
Допустим вы специалист-горняк весом 63 кг и велосипед у вас 7 кг, сумарный вес 70 кг.
Допустим вы едете в горку градиентом 8% и показываете среднюю скорость около 26 км/ч
Если пренебречь всеми видами трений, только на набор высоты надо затрачивать мощность:
70*26*0,08*1000/3600 = 396 Ватт
[это огромная мощность, для сравнения победитель разделки первого этапа ЧУ-2010 на Ай-Петри показал среднюю скорость около 25,81 км/ч на среднем градиенте 4.5%, что при общем весе 72 кг дает только 228 Ватт
Стефано Гарцелли в победной разделке 16 этапа Жиро-2010 на Plan de Corones при среднем градиенте 8,372% показал 18,67 км/ч, что при общем весе 72 кг дает 306W]
Допустим вам удалось создать велосипед который на целый 0.5 кг легче (хоть за счет колес хоть рамы) и весит лишь 6,5 кг.
С той же мощностью 396 Ватт вы сможете двигаться 26,377 км/ч, т.е. на 0,377 км/ч быстрее.
Это самый оптимистичный прирост (вы - суперлегкий супергорняк а-ля Контадор и пренебрегаем другими видами трений)
Если же взять более обывательские цифры. Например вы 75 кг, велосипед 13 кг, любительская мощность 250 Ватт, горка 6%
Скорость составит 17,4 км/ч (без учета трений, ветра и т.д.). Допустим вы зарыли пару тысяч баксов и облегчили вел аж на 2 кг до рекордных 11 кг (для МТБ). Это даст прирост скорости в такую гору до 17,8 км/ч (с учетом других сил - и того меньше)
Ну и для полноты картины - цифры для матрасников. Вы 85 кг, велосипед ардис 15 кг, мощность 180 Ватт. Скорость 11.0 км/ч. Допустим купили приличный велосипед 13 кг, скорость вырастет на 0,22 км/ч
На затяжной 1-километровой вы выиграете целых 20 метров, оно вам надо?
Кроме того, более легкое колесо обычно и конструктивно отличается (материал, количество спиц, толщина материалов и спиц) и при равной технологичности менее жесткое на скручивание, что дает о себе знать на рывках, езде в гору на низком силовом каденсе и технике "танцора" некоторыми потерями мощности на нагрев спиц и фланцев.
Вот демонстрация ничтожности кинетической энергии современного не самого легкого колеса, легким и коротким усилием одной руки набирается энергия вращения:
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=k8b8j3CLHhg[/youtube]
Цитата:
Я проводив експеримент, так от на 500 г легших колесах (але вужчих) байк їхав в гору повільніше. Все впиралося в ширину протектора. При чому довіряв не відчуттям а секундоміру.
Довіряли якраз-таки відчуттям, адже ватметра у вас не було. Один раз крутили 200 Ват, а інший раз - 300 ват.
Навіть якщо замір проводити з пульсоміром і добитися ідентичний пульс в 2 заїздах - це буде методично некоректно. Якщо заміри проводити послідовно - на другий заїзд гліколітичні м'язи будуть вже частково закислені, і деяка частина пульсу буде витрачатися на виведення молочної кислоти. Анаеробний запас АТФ також буде вичерпаний (в першому заїзді він додасть потужності не навантажуючи пульс, а в другому заїзді будуть відновлюватися запаси АТФ - навантажуючи пульс, але не додаючи потужності)
Якщо заміри проводити в різні дні на свіжі сили - фізична форма може досить відчутно мінятися.
Особливо коли стараються вловити різницю 0.6% (500 грам від 80+ кг)
Навіть з ваттметром вловити таку мізерну різницю нереально складно, тому що потрібно рівномірно підтримувати потужність з похибкою значно менше 0.6%, а це наприклад якщо вирішили обидва рази їхати 300 Ват - тримати від 298.5 до 301.5 Ват, що є фізіологічно неможливо, та й похибка найдорожчих ватметрів за $3000 складає до 2-3%.
Вход
Регистрация
