Kami menghentikan perdebatan besar dengan mengeluarkan buku teks sains
Ada rangkaian roda yang mengejutkan di pasaran, yang sebagian besar menyatakan untuk membuat Anda lebih cepat dan lebih efisien. Banyak yang mempermasalahkan betapa ringannya mereka, tetapi jarang mereka menjelaskan di mana pada roda sebagian besar massa berada: hub atau rim?
Itu membuat kami berpikir. Jika Anda memiliki dua roda dengan berat dan desain keseluruhan yang sama, tetapi yang satu memiliki bobot lebih di hub dan yang lain memiliki bobot lebih di pelek, mana yang akan membuat Anda lebih cepat selama perjalanan rata-rata? Sudah waktunya untuk mengeluarkan buku pelajaran fisika lama lagi.
Mari kita mulai dengan inersia. Momen inersia bekerja berdasarkan prinsip bahwa massa yang jauh dari pusat rotasi lebih sulit untuk berputar daripada massa yang dekat dengan pusat rotasi. Dalam bersepeda, tentu saja yang pertama berarti pelek, yang terakhir adalah hub. Hukum Kedua Newton tentang gerak, ketika dikaitkan dengan benda yang berputar, mengatakan=t/i di mana adalah percepatan rotasi, t adalah torsi bersih dan i adalah momen inersia. Dengan kata lain, semakin tinggi inersia, semakin lambat akselerasi untuk torsi yang sama.
Marco Arkesteijn, ilmuwan olahraga dan olahraga di Universitas Aberystwyth, memberikan cara lain untuk memahami kelembaman: ‘Pertimbangkan seorang skater yang berputar di tempat dengan tangan terentang. Mereka berputar di sekitar titik tengah tubuh – bagian yang tidak bergerak. Ini adalah pusat rotasi mereka. Dengan menyelipkan tangan mereka ke dalam tubuh mereka, mereka akan meningkatkan kecepatan rotasi. Apa yang mereka lakukan adalah mengurangi massa yang terjauh dari pusat rotasi, yang menurunkan inersia. Karena energi dalam sistem konstan, maka kecepatan sudutnya meningkat.’
Singkatnya, bobot yang lebih rendah di pelek sama dengan akselerasi yang lebih cepat karena membutuhkan lebih sedikit energi untuk mencapai kecepatan tertentu. Anda dapat melihat keuntungan dari hal ini ketika seorang pemukul seperti Philippe Gilbert melakukan pendakian singkat – sebuah skenario yang telah diverifikasi di jalan. Manajer produk Mavic, Maxime Brunand, melakukan percobaan di mana ia menambahkan 50g ke dua set roda – di rim pada satu set, di hub di sisi lain – dan memiliki daya pengendara hingga 500 watt pada gradien 10% dan lihat berapa lama waktu yang mereka butuhkan untuk mencapai 20kmh. “Roda dengan bobot pelek tambahan membutuhkan waktu lima kali lebih lama untuk mencapai 20kmh dibandingkan saat pelek yang sama digunakan di jalan datar,” katanya. 'Menggunakan roda dengan bobot yang ditambahkan di hub, hanya butuh empat kali lebih lama untuk mencapai kecepatan horizontal yang setara. Intinya, di tanjakan, inersia menjadi lebih penting.’ Tim Prancis juga mengamati bahwa di medan datar ‘lebih mudah mempertahankan kecepatan’ menggunakan roda dengan bobot ekstra di pelek.
Efek roda gila
Itu membawa kita ke efek roda gila. Bisakah pelek yang lebih berat membawa momentum untuk pengendara sekali sampai kecepatan, seperti roda lokomotif membawa momentum untuk mesin uap? Ondrej Sosenka memecahkan rekor Hour pada 2005, menempuh jarak 49,7 km. Pembalap Ceko itu adalah salah satu pebalap terbesar yang pernah balapan secara profesional, dengan bobot 90kg dan tinggi dua meter. Sepeda pemecah rekornya memiliki berat 9,8kg termasuk roda belakang 3,2kg – alasannya adalah, menurut Sosenka, sementara roda yang lebih berat membutuhkan waktu lebih lama untuk mencapai kecepatan maksimum, begitu ada lebih mudah untuk mempertahankannya. Di sisi lain, Eddy Merckx berusaha keras untuk menjaga seluruh motornya seringan mungkin saat balapan di lintasan.
Jadi siapa yang benar? 'Dalam beberapa kasus, roda yang sedikit lebih berat di pelek dapat menghasilkan waktu yang lebih cepat, seperti di lintasan yang datar,' kata Paul Lew, direktur inovasi di Reynolds Wheels. 'Ini juga dapat bermanfaat bagi pengendara sepeda yang mengerahkan sebagian besar energi mereka pada pedal downstroke. Roda yang lebih berat dapat membantu mengisi gaya yang hilang di bagian belakang dan atas dari irama dengan membawa momentum roda melalui gaya ke bawah.’
Jadi, apakah pantas Sir Brad mengisi peleknya dengan timah saat mencoba rekor Hour di bulan Juni? Dan bagaimana dengan pengendara normal di jalan? 'Meskipun benar roda yang sedikit lebih berat dapat menghasilkan waktu yang lebih cepat di jalur yang benar-benar datar, ini pengecualian, bukan aturannya,' kata Lew. Pada sebagian besar perjalanan di jalan raya, bobot tambahan akan terbukti menjadi hambatan daripada manfaat: 'Pada akhirnya, momentum yang dihasilkan oleh roda yang digunakan untuk tujuan menciptakan efek roda gila untuk meningkatkan kecepatan akan merugikan pengendara sepeda. Pengendara sepeda akan menyadari lebih sedikit pengembalian dan manfaat daripada biaya usahanya. Biayanya tidak akan melebihi keuntungannya.’
Bagaimana dengan roda yang lebih kecil?
Tampaknya efek roda gila dari pelek yang berat hanya menghasilkan keuntungan dalam keadaan yang sangat spesifik, sedangkan mengurangi berat pelek dapat memberikan manfaat nyata setiap kali mendaki atau berakselerasi. Dan karena inersia meningkat semakin jauh massa dari hub, apakah ada argumen untuk kita semua menggunakan roda 650c yang lebih kecil daripada 700c biasa? Itu adalah tren yang terlihat di triathlon pada awal hingga pertengahan 1990-an dan penelitian telah menunjukkan penghematan berat 8% dengan menggunakan roda seperti itu.
'Saya pikir keuntungan apa pun dinegasikan oleh beberapa faktor, termasuk kenyamanan, ' kata Arkesteijn. ‘Dengung dari jalan lebih intens karena radius yang lebih kecil.’ Roda 650c juga harus berputar lebih dari 700c (510 rotasi per kilometer dibandingkan dengan kira-kira 475) yang berarti lebih banyak gesekan. “Pebalap yang lebih besar akan merasakan dengungan itu lebih intens karena bobot tambahan mereka,” lanjut Arkesteijn. Yang tidak diperhitungkan oleh semua ini, tentu saja, adalah aerodinamika. Pelek yang lebih berat mungkin menawarkan keuntungan jika bobot itu digunakan untuk menciptakan bentuk yang lebih baik untuk diukir di udara. 'Jika Anda adalah unit besar dan dapat menahan kecepatan Anda di atas bukit, pelek yang lebih berat tidak terlalu merugikan Anda karena Anda akan menikmati efek aerodinamis yang lebih besar, ' kata Jonathan Day dari Strada Handbuilt Wheels.'Namun, jika Anda kurus 62kg dan Anda unggul dalam pendakian, Anda menginginkan sesuatu yang ringan di tepinya untuk memaksimalkan kecepatan Anda saat mendaki bukit.'
Pada akhirnya, kebanyakan orang tidak memiliki pilihan roda yang sesuai dengan setiap jenis perjalanan dan kondisi jalan. Jadi, kecuali dalam keadaan yang sangat spesifik dan kondisi yang sempurna, pelek yang lebih ringan umumnya lebih baik untuk memaksimalkan kecepatan dan kenikmatan Anda. Dan terlepas dari rasa sakit yang merobek paru-paru dan keringat yang mengalir deras, itulah sebenarnya bersepeda.
