Apakah roda merupakan komponen terbaik untuk ditingkatkan jika Anda ingin menghemat berat pada sepeda? Kami memisahkan fakta dari putaran
'Satu pon di atas roda bernilai dua di bingkai', atau begitulah kata mereka. Kebijaksanaan konvensional itu telah mengatur pendekatan pemilihan roda bagi banyak pengendara sepeda – jika pernah ada tempat untuk memercikkan uang untuk mencukur beberapa gram, itu adalah rodanya.
Tapi seperti yang sering terjadi dengan kebijaksanaan konvensional, kami jauh dari senang untuk berhenti begitu saja.
Gagasan bahwa berat set roda lebih penting daripada bagian lain dari sepeda bersandar pada fakta bahwa roda bergerak lebih dari bagian lain dari sepeda.
Andy Ruina, profesor teknik mesin di Cornell University, mengatakannya dengan sederhana: 'Bagian atas roda bergerak dua kali lebih cepat dari sepeda. Dan arah berlawanan [bagian bawah roda] tidak membatalkan kecepatan itu.
'Akibatnya, ia memiliki energi kinetik dua kali lebih banyak sehingga dibutuhkan kekuatan dua kali lebih banyak untuk menjalankannya dan itu membuat sepeda melambat dua kali lipat.'
Berat v akselerasi
Berat sangat penting dalam skema besar gerakan sepeda karena hubungannya dengan akselerasi. Ketika sesuatu bergerak dengan kecepatan konstan, semua gaya yang mendorong dan memperlambatnya berada dalam keseimbangan.
Peningkatan berat yang wajar tidak akan membuat perbedaan, kecuali sedikit peningkatan gesekan atau hambatan gelinding yang mungkin ditimbulkannya.
Saat menambah atau mengurangi kecepatan, hukum kedua Newton berlaku: gaya=massa x percepatan. Jadi semakin banyak massa yang Anda miliki, semakin banyak kekuatan yang Anda butuhkan untuk menambah kecepatan.
Jadi, mengapa ada perbedaan satu ons apakah beratnya ada di roda dan bukan di rangka?
Di sinilah menjadi sedikit rumit, berkat inersia. Inersia adalah resistensi suatu benda terhadap perubahan gerakannya – itulah alasan mengapa dibutuhkan upaya untuk mempercepat sepeda bahkan di alam semesta tanpa gesekan.
Roda, sepeda dan pengendara semuanya memiliki inersia, tetapi dengan roda efeknya diperbesar karena mereka berputar.
Steve Williams, insinyur dinamika kendaraan terkemuka Lotus, mengatakan, 'Dalam kasus roda, karena Anda memiliki banyak massa yang didistribusikan di sekitar pelek, agak jauh dari pusat roda, yang memberikannya inersia. '
Inersia itu pada dasarnya berarti perlawanan terhadap roda yang sedang diputar. Kadang-kadang disebut inersia rotasi tetapi, lebih tepatnya, ini disebut sebagai momen inersia.
Williams menambahkan, 'Karena sepeda berputar di atas rodanya, Anda tidak hanya harus mendorong massa itu di udara lebih cepat, tetapi Anda juga harus membuat roda berputar lebih cepat. Inersia roda akan menahan peningkatan kecepatan putaran.’
Namun, yang terpenting, kelembaman itu ditentukan oleh jarak suatu massa dari pusat rotasi: 'Momen inersia adalah hasil dari massa pada jarak dari sumbu tempat ia diputar – dalam kasus roda itu adalah jarak massa dari sumbu poros.'
Langsung ke intinya
Semua pembicaraan ilmiah ini membawa kita ke inti masalah. Tidaklah cukup untuk mengatakan bahwa roda yang berat lebih merupakan penghalang daripada kerangka yang berat karena itu semua tergantung di mana beban itu didistribusikan pada roda.
Terlalu sederhana untuk menyatakan bahwa 'satu pon di atas roda bernilai dua di bingkai'. Profesor Jim Papadopoulis, penulis Cycling Science, mengatakan, 'Berhasil bahwa sedikit massa tepat di keliling dihitung dua kali, sedikit massa di pusat jari-jari 1,5 kali, dan sedikit massa di hub dihitung dihitung sekali.'
Atas dasar itu, kita harus mengadaptasi frasa untuk mengatakan 'satu pon di pelek bernilai dua di hub', tetapi Williams di Lotus skeptis tentang keuntungan yang dinyatakan untuk dibuat dari pelek yang lebih ringan.
'Kita dapat melihat bahwa pengurangan inersia roda memiliki efek yang menguntungkan dibandingkan pengurangan massa yang tidak berputar, tetapi sangat kecil. Pada kenyataannya, massa yang dihemat dari pelek roda cenderung kurang dari 10% lebih bermanfaat daripada massa yang sama yang disimpan dari bagian lain sepeda.’
Beberapa perhitungan yang cukup rumit mengungkapkan bahwa keuntungan dalam hal akselerasi dari pemotongan bobot dari pelek roda adalah 0,9%, dibandingkan dengan 0,8% saat memotong bobot dari rangka.
Jika keuntungan yang diperoleh dari pemotongan berat massa pemintalan pada sepeda Anda terbuka untuk diperdebatkan, area berikutnya yang perlu dipertimbangkan adalah giroskopik.
Tingkatkan ke roda yang lebih ringan dengan harga di bawah £500
Mendapatkan gyro dengannya
Giroskop adalah roda atau piringan yang berputar di sekitar sumbu sedemikian rupa sehingga menstabilkan dirinya sendiri. Itu karena efek momentum sudut – saat titik atas roda mulai menariknya ke kanan, misalnya, setelah roda berputar setengah putaran, titik yang sama dari roda terbalik dan tiba-tiba mendorong roda roda kembali ke kiri.
Efek gyroscopic dari putaran adalah alasan mengapa spinning top tetap tegak, dan alasan mengapa roda sepeda berperan dalam menjaga kita tetap tegak.
Karena giroskop bekerja berdasarkan prinsip dasar gaya sudut, berat di bagian terluar roda adalah yang paling berpengaruh terhadap gaya stabilisasi roda. Jadi, jika pelek lebih berat, tentu saja dapat mendorong roda kembali tegak dengan kekuatan yang lebih kuat?
Ruina di Cornell University melukiskan gambaran suram dari konsensus ilmiah: 'Tidak ada jawaban pasti apakah pelek yang lebih berat lebih stabil. Tapi trennya sepertinya giroskop yang lebih besar terasa lebih stabil.’
Jadi itu menunjukkan bahwa pelek yang lebih berat, daripada roda yang lebih berat secara keseluruhan, dapat menawarkan stabilitas yang lebih.
Tapi ada sudut lain yang perlu dipertimbangkan. Williams mengatakan, 'Roda inersia yang lebih tinggi akan memiliki efek gyroscopic yang lebih kuat, namun ada efek gyroscopic kedua - semakin cepat setang dikemudikan, semakin besar resistensi gyroscopic untuk diputar. Inersia yang begitu tinggi membuat lebih sulit untuk memutar setang dan menyandarkan sepeda.’
Pelek yang berat akan membuat Anda lebih stabil saat berkendara, tetapi dapat mengorbankan jenis kelincahan yang memungkinkan kemudi lebih bebas dan lebih cepat.
Ruina sedikit tidak setuju. 'Jika Anda mengatakan sepeda terasa sangat cepat saat dikendalikan, hampir pasti itu ada hubungannya dengan geometri sepeda dan distribusi massa di rakitan kemudi,' katanya.
'Dan ingat, bobot paling berpengaruh yang terlibat dalam bersandar ke sudut adalah Anda.'
Pada akhirnya, jika Anda adalah tipe pengendara yang mencari peningkatan kecil dalam performa kit Anda, Anda harus fokus untuk menemukan pelek yang paling ringan daripada roda yang paling ringan secara keseluruhan.
Atau Anda bisa melakukan apa yang kami lakukan, dan mencari yang terlihat paling keren.
