Біз жаратылыстану оқулықтарын шығару арқылы үлкен дөңгелек пікірталасын тоқтаттық
Нарықта көптеген дөңгелектер бар, олардың көпшілігі сізді жылдамырақ және тиімдірек етеді. Көбісі олардың қаншалықты жеңіл екендігі туралы үлкен мәміле жасайды, бірақ массаның көп бөлігі дөңгелектің қай жерде орналасқанын сирек түсіндіреді: хаб немесе жиек?
Бұл бізді ойландырды. Егер сізде жалпы салмағы мен дизайны бірдей екі доңғалақ болса, бірақ біреуінің салмағы хабта, ал екіншісінің жиегінде көбірек болса, бұл сізді орташа жүру барысында жылдамырақ етеді? Ескі физика оқулықтарын қайта шығаратын кез келді.
Инерциядан бастайық. Инерция моменті айналу центрінен алыстағы массаның айналу центріне жақын массаға қарағанда айналуы қиынырақ деген принцип бойынша жұмыс істейді. Велосипедте, әрине, біріншісі шеңберді, екіншісі - түйінді білдіреді. Ньютонның екінші қозғалыс заңы айналатын объектілерге қатысты болғанда, α=t/i дейді, мұнда α – айналу үдеуі, t – таза момент және i – инерция моменті. Басқаша айтқанда, инерция неғұрлым жоғары болса, сол момент үшін үдеу соғұрлым баяу болады.
Марко Аркестейн, Абериствейт университетінің спорт және жаттығу жөніндегі ғалымы инерцияны түсінудің тағы бір әдісін ұсынады: «Мәнерлеп сырғанаушының қолдарын жайып, орнында айналып тұрғанын қарастырайық. Олар дененің ортаңғы нүктесінде - қозғалмайтын бөлікте айналады. Бұл олардың айналу орталығы. Қолдарын денесіне салу арқылы олар айналу жылдамдығын арттырады. Олардың істеп жатқаны - айналу центрінен ең алыстағы массаны азайту, бұл инерцияны төмендетеді. Жүйедегі энергия тұрақты болғандықтан, олардың бұрыштық жылдамдығы артады.’
Қысқаша айтқанда, жиектегі төменгі салмақ жылдамырақ үдеулерге тең болып көрінеді, өйткені ол кез келген жылдамдыққа жету үшін аз энергияны қажет етеді. Мұның артықшылығын Филипп Гилберт сияқты соққышы қысқа өрмелеуге шыққанда көре аласыз – бұл сценарий жолда тексерілген. Mavic өнім менеджері Максим Брунанд эксперимент жүргізді, онда ол екі доңғалақ жинағына 50 г қосты – бір жиынтықтың жиегіне, екіншісінің хабына – және 10% градиентте 500 ваттқа дейінгі шабандоз қуатына ие болды. 20 км/сағ жылдамдыққа жету үшін қанша уақыт қажет болды. «Қосымша шеңбер салмағы бар доңғалақ 20 км/сағ жылдамдыққа жету үшін бір шеңберді пәтерде қолданған кездегіден бес есе ұзағырақ болды», - дейді ол. «Хабта салмағы қосылған дөңгелектерді қолданып, оның баламалы көлденең жылдамдығына жету үшін тек төрт есе уақыт қажет болды. Негізінде, төбелерде инерция маңыздырақ болады.' Француз командасы сонымен қатар жазық жерде жиекте қосымша салмағы бар дөңгелектерді пайдалану арқылы «жылдамдықты сақтау оңайырақ болғанын» байқады.
Маховик әсері
Бұл бізді маховик әсеріне әкеледі. Паровоз дөңгелегі паровозға серпін беретіні сияқты, одан да ауыр шеңбер шабандоз үшін жылдамдықты бір рет көтере ала ма? Ондрей Сосенка 2005 жылы 49,7 шақырымды бағындырып, сағат рекордын жаңартты. Чех шабандозы 90 келі салмақта таразы басын төңкеріп, бойы екі метрді құрап, кәсіби түрде жарысқан ең ірі шабандоздардың бірі болды. Оның рекордын жаңартқан велосипедінің салмағы 9,8 кг болды, оның ішінде 3,2 кг артқы доңғалақ – мұның себебі, Сосенканың айтуынша, ауыр дөңгелектің максималды жылдамдыққа жетуі ұзағырақ болғанымен, ол жерде оны ұстау оңайырақ болды. Екінші жағынан, Эдди Меркс жолда жарысқанда бүкіл велосипедін мүмкіндігінше жеңіл ұстау үшін көп күш жұмсады.
Сонымен кімдікі дұрыс? «Кейбір жағдайларда шеңбердегі сәл ауыррақ доңғалақ тезірек уақытты тудыруы мүмкін, мысалы, тегіс жолда», - дейді Пол Лью, Reynolds Wheels компаниясының инновациялар жөніндегі директоры. «Бұл сонымен қатар энергиясының көп бөлігін педальдың төмен түсуіне жұмсайтын велосипедшіге де пайдалы болуы мүмкін. Ауыр дөңгелек доңғалақтың импульсін төменге қарай жылжыту арқылы каденцияның артқа және жоғары бөлігіндегі жетіспейтін күшті толтыруға көмектесуі мүмкін.’
Сонымен, сэр Брэд маусым айында «Сағат» рекордын орнатуға тырысқанда жиегін қорғасынмен толтырғаны дұрыс па? Ал жолдағы қарапайым шабандоздар ше? «Дөңгелегі сәл ауыр болса да, толық тегіс жолда жылдамырақ жүруі мүмкін, бұл ереже емес, ерекшелік», - дейді Лью. Көптеген жол жүру кезінде қосымша салмақ пайда емес, кедергі болады: «Түптеп келгенде, жылдамдықты арттыру үшін маховик әсерін жасау мақсатында пайдаланылатын доңғалақ тудыратын импульс велосипедшіге шығын әкеледі. Велосипедші күш құнынан аз табыс пен пайданы түсінеді. Құны пайдадан артық болмайды.’
Кішкене дөңгелектер ше?
Ауыр жиектердің маховиктік әсері өте нақты жағдайларда ғана дивидендтер беретін сияқты, ал жиектер салмағын азайту көтерілу немесе үдеу кезінде нақты артықшылықтарға ие болуы мүмкін. Инерция масса концентратордан алыстаған сайын арта түсетіндіктен, әдеттегі 700c орнына кішірек 650c доңғалақтарын қолданатын біз үшін дәлел бар ма? Бұл 1990 жылдардың басынан ортасына дейін триатлонда байқалған тренд болды және зерттеулер мұндай дөңгелекті қолдану арқылы салмақты 8% үнемдейтінін көрсетті.
«Менің ойымша, кез келген артықшылықты бірнеше факторлар, соның ішінде жайлылық жоққа шығарады», - дейді Аркештейн. «Радиусы кішірек болғандықтан жолдағы дыбыс қаттырақ». «Үлкен шабандоз салмағының артуына байланысты бұл дыбысты одан да қарқынды сезінеді», - деп жалғастырды Аркестейн. Мұның ешқайсысы ескерілмейтіні, әрине, аэродинамика. Ауырырақ шеңбер артықшылықтар бере алады, егер бұл салмақ ауа арқылы кесу үшін жақсы пішінді жасау үшін пайдаланылса. «Егер сіз үлкен бірлік болсаңыз және төбеде жылдамдықты ұстай алсаңыз, ауырырақ шеңбер сізге кемшілік емес, өйткені сіз үлкен аэродинамикалық әсерге ие боласыз», - дейді Strada Handbuilt Wheels Джонатан Дэй.'Алайда, егер сіз 62 кг арық болсаңыз және өрмелеуде жақсы болсаңыз, төбеге көтерілу жылдамдығыңызды арттыру үшін жиегінде жеңіл нәрсе алғыңыз келеді.'
Түптеп келгенде, адамдардың көпшілігінде жүрудің кез келген түріне және жол жағдайына сай келетін дөңгелектер ауқымы жоқ. Осылайша, өте ерекше жағдайлар мен тамаша жағдайларды қоспағанда, жылдамдық пен ләззатыңызды арттыру үшін жеңілірек дөңгелектер әдетте жақсырақ. Өкпесін ауыртып, аққан терге қарамастан, велосипед тебу деген осы.
