Una ruota da 700c ti aiuta ad andare più veloce?

Qualcuno ha suggerito di andare con una ruota da 700c per andare più veloce, e dopo averci pensato mi chiedo se una ruota più grande effettivamente vada più veloce. Capisco che i tuoi ingranaggi faranno girare una ruota una volta e se la ruota ha una circonferenza più grande viaggerà più lontano, ma questo ha un costo per la potenza delle gambe e perché non ottenere solo un pignone più grande? Quindi ritaglia gli ingranaggi e così via e parla della fisica.

Sono stato portato a credere che il peso rotante sia ciò che ti rallenta, quindi una ruota più grande avrà più massa, rendendo così più difficile la spinta, quindi rallentandoti. Una bici con pneumatici da 12 "che va alla stessa velocità di una con 700c avrà un peso in rotazione inferiore, quindi sarà più efficiente? Se sei su una pista piana con pneumatici sottili e duri e le tue biciclette sono equipaggiate per essere altrettanto efficienti da pedalare a bassa e alta velocità, quale ruota ti renderà più veloce?

L'aumento del peso della ruota più grande (se effettivamente aumenta) ovviamente aggiungerà peso alla bici, ma un peso aggiuntivo aggiunge una resistenza al rotolamento molto ridotta (sebbene influisca ovviamente sull'arrampicata in salita).

È un mito che "la massa rotante ti rallenta". In termini di velocità massima non c'è differenza tra peso sul cerchione e peso in qualsiasi altra parte della bici. Il peso aggiunto sul cerchione riduce l'accelerazione, ma 10 grammi sul cerchione hanno solo l'effetto di limitare l'accelerazione di 20 grammi altrove - non è abbastanza da notare. (E una volta accelerato per accelerare questo effetto scompare.)

Una ruota più grande può superare lievi irregolarità della strada con un dispendio energetico minore, e quindi può essere più efficiente (e meno faticosa) in alcune circostanze. E una ruota più grande è generalmente più stabile (anche se a scapito della manovrabilità).

Le dimensioni delle ruote sono un compromesso. In un certo senso, vuoi che la ruota sia più piccola possibile, in altri modi vuoi che la ruota sia più grande possibile. Non esiste davvero una dimensione "giusta", tranne per il fatto che è utile avere le stesse dimensioni di tutti gli altri, quindi gli standard sono aumentati.

Il vantaggio di una ruota più piccola è che sono più economici (meno materiali per farli), hanno meno resistenza aerodinamica (perché sei più vicino al suolo), il pilota stesso è più vicino al suolo (e quindi più facile da controllare bici) e sono più leggeri. L'ultimo è un grosso problema, perché la ruota gira, il che crea forze complesse che non spiegherò ... ma basti dire che le ruote sono il posto più importante su tutta la bici per ridurre il peso e il peso della ruota incide notevolmente sulla capacità di cambiare la direzione della bici mentre la ruota gira.

Il vantaggio di una ruota più grande è che l'angolazione del pneumatico quando colpisce una protuberanza è migliore, e quindi i dossi non ti rallenteranno tanto. Inoltre, molti dei vantaggi di una piccola ruota (come tenere il pilota più vicino al suolo) iniziano a diventare un problema al di sopra di una certa dimensione. Chiunque abbia mai cavalcato una tavola da skate o rollerblade indicherà che un piccolo urto può sostanzialmente fermarti morto sulle tue tracce con piccole ruote.

Per riassumere, vuoi che la ruota sia il più piccola possibile ... ma non così piccola che i dossi ti rallenteranno. Una BMX è molto più facile da lanciare quando esegui acrobazie, ma non riuscirai mai a farlo veloce senza una superficie perfettamente liscia (una volta ho guidato una BMX con marce elevate ... mi ha richiesto molto sforzo per tenere il passo con qualcuno su una tipica bicicletta per adulti)

Le auto hanno buone sospensioni, quindi possono cavarsela con ruote più piccole. Ma nota che le moto / auto fuoristrada tendono ad avere ruote più grandi, sacrificando le prestazioni su strada in modo da gestire meglio i dossi (puoi davvero sentire il peso extra delle ruote su una moto fuoristrada, soprattutto sopra i 50 chilometri all'ora / 30 miglia all'ora. Anche il passaggio alle gomme con un battistrada più profondo cambia completamente le mie caratteristiche di maneggevolezza).

Alla fine della giornata, però, dovresti attenersi alla ruota delle dimensioni più comuni, perché è solo più pratica. Avrai più scelta e prezzi migliori quando acquisti pneumatici / tubi / ecc. E le dimensioni standard sono perfette.

Una ruota da 700c va più veloce? Hmmmm ...

Difficile dare una risposta definitiva a questo dato che hai molte variabili con cui confrontarti.

Supponiamo che entrambe le ruote in prova abbiano la stessa massa.

Bene, una ruota 700c si riferisce in genere a una ruota da corsa che avrà un indice di gonfiaggio molto elevato e un profilo sottile. Entrambi questi elementi consentono un punto di contatto molto piccolo sulla strada (footprint). Più piccola è l'impronta del piede, minore sarà la resistenza stradale e più facile sarà spostare la ruota lungo la strada.

Se è più facile spostare la ruota lungo la strada, è possibile ottenere un maggiore trasferimento di potenza alla ruota. Se hai un'efficienza maggiore, allora sprechi meno energia andando avanti e quindi hai più energia per andare più veloce più a lungo. Quindi, basandomi sull'unico presupposto che la ruota precedente abbia una maggiore impronta di piede rispetto alla ruota 700c, direi che la ruota 700c ha in effetti una maggiore probabilità di viaggiare più velocemente.

Ora diamo un'occhiata a entrambe le ruote dal cavalletto di "momento d'inerzia" (MoI). Questa è la quantità di forza (coppia) necessaria per aumentare o diminuire la velocità di rotazione.

Se entrambe le ruote hanno una massa di 1 kg e la ruota 700c ha un raggio di 311 mm, il momento di inerzia viene calcolato in circa 9,6 kg m ^ 2. Se lo confrontiamo con una ruota BMX con la stessa massa e la stessa impronta (sì, una gomma BMX scarna ?! Facciamolo con l'esempio) e con un raggio di 203 mm otteniamo 4,1 kg m ^ 2 necessari per cambiarla velocità. Momento del calcolatore di Interia

Teoricamente la ruota BMX dovrebbe essere in grado di andare molto più veloce perché ha bisogno di molta meno energia per aumentare la sua velocità angolare. Il problema è che ciò che consente di accelerare così rapidamente è un'arma a doppio taglio perché consente anche di essere deccelerata altrettanto facilmente.

Poiché non viaggiamo nei vuoti, dobbiamo fare i conti con la resistenza al vento e la resistenza su strada. Quindi, mentre ci vuole meno della metà dell'energia per accelerare quella ruota BMX, i contrasti del vento e della resistenza stradale agiscono a più del doppio di quella della ruota 700c per rallentarti. Ricorda anche che la forza della resistenza aerea viene calcolata dal quadrato della tua velocità, quindi più veloce vai avanti la resistenza che devi superare aumenta esponenziale. Se stavi pensando che dovrai solo ingrassare per compensare la differenza, ripensaci.

È un compromesso. Vuoi essere in grado di correre per accelerare molto velocemente ma quella velocità è diminuita altrettanto velocemente? O vuoi essere in grado di mantenere la tua velocità su lunghe distanze, facendo più sforzi per metterti al passo, ma essere in grado di mantenerlo con meno sforzo a lungo raggio? Come la tartaruga e la lepre ... se la gara è breve, allora la lepre vince sempre. Allungalo e la lepre si brucia.

Se vuoi vedere gli effetti di come la distribuzione della massa influisce sulla coppia su una ruota, controlla il claculatore per inerzia di un cerchio con pareti spesse. Vedrai come lo spostamento della massa più vicina all'hub influisce sul MoI.

Spero che questo ti aiuti.

Se sei su una pista piana con pneumatici sottili e duri e le tue biciclette sono equipaggiate per essere altrettanto efficienti da pedalare a basse e alte velocità, quale ruota ti renderà più veloce?

I recumbent che fanno davvero bene sui test di velocità dei veicoli a motore umano tendono ad avere ruote più piccole in modo che possano scendere il più possibile a terra e mantenere un piccolo profilo del vento.

Non è perché la ruota è più piccola però. Una cosa da tenere a mente è che le ruote di diametro inferiore tendono ad essere allargate in modo da ottenere una toppa di contatto di dimensioni decenti in curva e in frenata. Ciò può compensare qualsiasi guadagno aerodinamico. Il guadagno aerodinamico deriva dalla riduzione dell'intera bici (come in un recumbent). Se devi rendere la ruota più spessa del telaio, allora stai effettivamente aggiungendo al profilo del vento.

Gli argomenti principali per le grandi ruote fuori pista sono

• Le ruote più piccole fanno peggio su superfici stradali irregolari - immagina una ruota che colpisce una buca più profonda del raggio della ruota - andrai a endo.

• Le ruote più piccole hanno un volume d'aria inferiore, quindi non comportarsi bene come gli ammortizzatori.

Il peso rotante non ti rallenta. Ha un effetto volano, ovvero, per un dato peso, maggiore è la ruota, maggiore è la tendenza a continuare a ruotare alla sua velocità attuale. Se la velocità corrente è 0, ciò significa che è necessario lavorare di più per superarla (ovvero, l'accelerazione è più dura). Ciò non significa che la ruota sarà sempre più lenta.

Come sottolineato da altri, le ruote più piccole passano relativamente male sui dossi (che assorbono molta energia). Uno dei pochissimi produttori di bici da strada a piccola ruota, Alex Moulton, utilizza le sospensioni per compensare. La sospensione pesa di più rispetto alle ruote più grandi.

Le ruote più piccole potrebbero avere anche altre perdite aggiuntive. Posso ipotizzare che il modo in cui la gomma del pneumatico si devia quando rotola sul terreno ha una maggiore isteresi.

Questo non diventa una cosa da pollo e uova? Poiché le ruote da 20 pollici accelerano più velocemente di una ruota grande, ma le ruote più grandi mantengono il loro slancio più a lungo, su una data distanza stradale con salite, curve e discese, i vantaggi dovrebbero annullarsi a vicenda. Ovviamente se la velocità massima è il tuo obiettivo, a mio avviso il diametro della ruota più grande sarà più veloce, ma a costo di una cattiva gestione durante le curve.

Supponendo che le larghezze degli pneumatici siano uguali, uno più grande ti farà andare più veloce. Un giro di un asse che ha un pneumatico con una circonferenza di 4 piedi percorrerà 4 piedi, mentre un giro di un asse che ha un pneumatico con una circonferenza di 6 piedi percorrerà 6 piedi. Inoltre, affinché lo pneumatico di circonferenza di 4 piedi percorra la stessa distanza di 6 piedi dello pneumatico di circonferenza di 6 piedi, l'operatore di bicicletta dello pneumatico di circonferenza di 4 piedi dovrebbe pedalare 1 & 1/2 volte il numero di giri del pedale come l'operatore di bicicletta del pneumatico di circonferenza di 6 piedi. Lo pneumatico più grande (stiamo parlando solo CIRCUMFERENCE qui) percorre una distanza maggiore con ogni giro dell'asse. Pensa di ruotare una ruota di skateboard di un solo giro (l '"asse" che gira una volta) contro la rotazione della ruota / dell'asse di un monster truck solo una volta.