Что же такое сопротивление КАЧЕНИЯ?
Сопротивление качения - это энергия, которая возникает при вращение колеса. Природой этого явления является постоянная деформация колеса. В дополнение к сопротивлению, существуют также и другие сопротивления, которые преодолевает велосипедист во время езды. При увелечении скорости, сопротивления воздуха становится основной силой сопротивления. Вместе с этим увеличивается необходимая энергия затрачиваемая на разгон велосипеда. Здесь основными факторами является вес байкера и велосипеда. Например, вес колеса, имеет большое значение, так как с массой колеса возрастает момент силы, на который в свою очередь тратится больше энергии. Так как траектория движения велосипедиста не является абсолютно прямой и гладкой. Байкер постоянно подымается/спускается на возвышенности, тут на гонщика действует сила притяжения Земли. При подъеме сила притяжения становится доминирующей. Помимо этих, есть и другие сопротивления: трения в цепи и всех других движущихся частей. Тем не менее, хорошо обслуживающийся велосипед вносит весьма незначительную часть в картину общего сопротивления.
Рис. 1 - Силы действующие на байк:
1. Сопротивления качения
2. Сила тяжести
3. Сопротивление воздуха
4. Сумма сил (1+2+3)
Какие факторы влияют сопротивление?
Давление, диаметр шины, конструкция шины, рисунок протектора и другие факторы имеют влияние на сопротивление качения. Чем выше давление в шине, темь меньше шина деформируется и, следовательно, обладает меньшим сопротивлением качения. Малый диаметр шины имеет больше сопротивление качению при том же давлении шины, поскольку деформации колеса обратнопропорциональна диаметру, другими словами шина "менее круглая". У более широкой шины накат лучше, чем у узких. Это утверждение обычно порождает скептицизм, тем не менее при том же давлении узкая шина деформируется больше чем широкая. Очевидно, что конструкция шин влияет также на сопротивление качения. Чем меньше материала используется, тем менее нужно деформировать материала (накат лучше). И более гибкий материал, как, например, резиновая смесь (rubber compound), теряет меньше энергии за счет природной хорошой деформации. Как правило, гладкии рисонок обладает хорошим накатом, чем грубый/агрессивный. Высокий протектор (lugs) и большой интервал (gaps), как правило, имеют отрицательное воздействие на сопротивление качения.
Почему У широкиХ шин НАКАТ лучше, чем У узкиХ?
Ответ на этот вопрос лежит в площаде изгиба шины. Под воздействием силы тяжести байкера и байка, шина выгибается и становится плоской в точке соприкосновения с землей. Это создает так называемую плоскую область контакта.
Рис. 2 - Область контакта широкой (1) и узкой (2)покрышки.
При одинаковом давлении узкая и широка шина имеют одинаковую площадь контактной области. Узкая шина имеет более вытянутую контактную область (см. рис. 2), тем самым узкая шина теряет свою "округлость". Из-за более плоской области узкой шины, колеса больше теряют свою "округлость", что призводит к большей деформации при вращении. Несмотря на это, у широкой шины, длина контактной области меньше, но ширина больше, в результате чего это делает их более "круглыми", и поэтому у них накат лучше.
Почему профессионалы выбирают узкие покрышки, если у широких накат лучше?
У широких покрышек накат лучше, чем у узких всего лишь при одинаковом давлении, но узкие шины могут быть накачены сильнее, чем широкие шины. Тем не менее, большое давление в покрышках придает менее комфортную езду. В дополнение к этому, узкие покрышки имеют преимущество по сравнению с широкими на более высоких скоростях, поскольку они обладают меньшим сопротивлением воздуха. Также, велосипед с узкими покрышками гораздо прощем разогнать, так как вращающаяся масса (rotating mass) колеса меньше и байк более динамичный. На скорости около 20 км / ч, ехать лучше с более широкими покрышками. На практике, экономия энергии еще больше, чем в теории, так как эластичность шины поглощает дорожную тряску, которая могла бы быть передана байкеру и это сохраняет энергию.
Источник schwalbetires.com. Перевел Snake.