Kami menghentikan perdebatan roda yang hebat dengan mengeluarkan buku teks sains
Terdapat pelbagai jenis roda di pasaran, yang kebanyakannya menyatakan untuk menjadikan anda lebih pantas dan lebih cekap. Ramai yang membuat masalah besar tentang betapa ringannya mereka, tetapi jarang sekali mereka menerangkan di mana pada roda terletak majoriti jisim: hab atau rim?
Itu membuatkan kami berfikir. Jika anda mempunyai dua roda dengan berat dan reka bentuk keseluruhan yang sama, tetapi satu mempunyai lebih berat di hab dan satu lagi mempunyai lebih berat di rim, yang akan menjadikan anda lebih pantas sepanjang perjalanan purata? Sudah tiba masanya untuk mengeluarkan semula buku teks fizik lama.
Mari mulakan dengan inersia. Momen inersia berfungsi berdasarkan prinsip bahawa jisim lebih jauh dari pusat putaran adalah lebih sukar untuk berputar daripada jisim dekat dengan pusat putaran. Dalam berbasikal, sudah tentu, yang pertama bermaksud rim, yang kedua hab. Hukum Kedua Newton tentang gerakan, apabila berkaitan dengan objek berputar, mengatakan α=t/i di mana α ialah pecutan putaran, t ialah tork bersih dan i ialah momen inersia. Dalam erti kata lain, semakin tinggi inersia, semakin perlahan pecutan untuk tork yang sama.
Marco Arkestijn, saintis sukan dan senaman di Universiti Aberystwyth, menyediakan satu lagi cara untuk memahami inersia: 'Pertimbangkan seorang pemain skate berpusing di tempat kejadian dengan tangan dihamparkan. Mereka berputar di sekitar titik tengah badan - bahagian yang tidak bergerak. Ini adalah pusat putaran mereka. Dengan memasukkan tangan ke dalam badan mereka akan meningkatkan kelajuan putaran. Apa yang mereka lakukan ialah mengurangkan jisim yang paling jauh dari pusat putaran, yang merendahkan inersia. Oleh kerana tenaga dalam sistem adalah malar, maka halaju sudutnya meningkat.’
Ringkasnya, nampaknya berat yang lebih rendah pada rim bersamaan dengan pecutan yang lebih pantas kerana ia memerlukan lebih sedikit tenaga untuk mencapai sebarang kelajuan tertentu. Anda boleh melihat kelebihan ini apabila penebuk seperti Philippe Gilbert memecut pendakian singkat - senario yang telah disahkan di jalan raya. Pengurus produk Mavic, Maxime Brunand, menjalankan eksperimen di mana dia menambah 50g kepada dua set roda – pada rim pada satu set, di hab pada satu lagi – dan mempunyai kuasa penunggang sehingga 500 watt pada kecerunan 10% dan lihat berapa lama masa yang mereka ambil untuk mencapai 20kmj. 'Roda dengan berat rim tambahan mengambil masa lima kali lebih lama untuk mencapai 20kmj berbanding ketika rim yang sama digunakan di atas flat,' katanya. 'Menggunakan roda dengan berat ditambah di hab, ia hanya mengambil masa empat kali lebih lama untuk mencapai kelajuan mendatar yang setara. Pada asasnya, di atas bukit, inersia menjadi lebih penting.’ Pasukan Perancis juga memerhatikan bahawa di atas rata ‘lebih mudah untuk mengekalkan kelajuan’ menggunakan roda dengan berat tambahan di rim.
Kesan roda tenaga
Itu membawa kita kepada kesan roda tenaga. Bolehkah rim yang lebih berat membawa momentum untuk penunggang sekali sehingga kelajuan, sama seperti roda lokomotif membawa momentum untuk enjin stim? Ondrej Sosenka memecahkan rekod Hour pada tahun 2005, meliputi 49.7km. Pelumba Czech itu adalah antara pelumba terbesar yang pernah berlumba secara profesional, mencecah penimbang pada 90kg dan berukuran dua meter tinggi. Basikalnya yang memecahkan rekod seberat 9.8kg termasuk roda belakang 3.2kg - sebabnya, kata Sosenka, walaupun roda yang lebih berat mengambil masa yang lebih lama untuk mencapai kelajuan maksimum, apabila di sana ia lebih mudah untuk disimpan di sana. Sebaliknya, Eddy Merckx bersusah payah untuk memastikan keseluruhan motosikalnya seringan mungkin semasa berlumba di trek.
Jadi siapa yang betul? 'Dalam sesetengah kes, roda yang lebih berat sedikit di rim mungkin menyebabkan masa yang lebih cepat, seperti di atas laluan rata,' kata Paul Lew, pengarah inovasi di Reynolds Wheels. 'Ia juga mungkin memberi manfaat kepada penunggang basikal yang menggunakan sebahagian besar tenaga mereka pada pedal downstroke. Roda yang lebih berat boleh membantu mengisi daya yang hilang di bahagian belakang dan atas irama dengan membawa momentum roda melalui ke lejang bawah.’
Jadi adakah patut Sir Brad memuatkan rimnya dengan plumbum apabila mencuba rekod Hour pada bulan Jun? Dan bagaimana pula untuk penunggang biasa di jalan raya? 'Walaupun benar roda yang sedikit lebih berat boleh menghasilkan masa yang lebih cepat sepanjang laluan yang benar-benar rata, ini adalah pengecualian, bukan peraturannya,' kata Lew. Pada kebanyakan tunggangan jalan raya, berat tambahan akan membuktikan halangan dan bukannya manfaat: 'Akhirnya, momentum yang dijana oleh roda yang digunakan untuk tujuan mencipta kesan roda tenaga untuk meningkatkan halaju datang dengan kos kepada penunggang basikal. Penunggang basikal akan mendapat pulangan dan faedah yang kurang daripada kos usaha. Kos tidak akan melebihi keuntungan.’
Bagaimana pula dengan roda yang lebih kecil?
Nampaknya kesan roda tenaga rim berat hanya membayar dividen dalam keadaan yang sangat spesifik, manakala mengurangkan berat rim boleh memberi manfaat sebenar apabila memanjat atau memecut. Dan kerana inersia meningkat semakin jauh jisim dari hab, adakah terdapat hujah untuk kita semua menggunakan roda 650c yang lebih kecil dan bukannya 700c biasa? Ia merupakan satu trend yang dilihat dalam triatlon pada awal hingga pertengahan 1990-an dan penyelidikan telah menunjukkan 8% penjimatan berat menggunakan roda sedemikian.
‘Saya rasa sebarang kelebihan dinafikan oleh beberapa faktor, termasuk keselesaan,’ kata Arkesteijn. ‘Buzz dari jalan raya lebih kuat kerana jejari yang lebih kecil.’ Sebuah roda 650c juga perlu berputar lebih daripada 700c (510 putaran setiap kilometer berbanding 475 lebih kurang) bermakna lebih banyak geseran. 'Pelumba yang lebih besar akan merasakan buzz itu dengan lebih hebat kerana berat tambahan mereka,' sambung Arkesteijn. Apa yang tidak diambil kira, sudah tentu, adalah aerodinamik. Rim yang lebih berat mungkin menawarkan kelebihan jika berat itu digunakan untuk mencipta bentuk yang lebih baik untuk diukir melalui udara. 'Jika anda sebuah unit yang besar dan boleh menahan kelajuan anda mendaki bukit, rim yang lebih berat tidak merugikan anda kerana anda akan menikmati kesan aerodinamik yang lebih hebat,' kata Jonathan Day dari Strada Handbuilt Wheels.'Namun, jika anda seorang kurus 62kg dan anda cemerlang dalam mendaki, anda mahu sesuatu yang ringan di rim untuk memaksimumkan kelajuan anda mendaki bukit.'
Akhirnya, kebanyakan orang tidak mempunyai rangkaian roda untuk dipilih untuk disesuaikan dengan setiap jenis perjalanan dan keadaan jalan raya. Jadi, kecuali dalam keadaan yang sangat khusus dan keadaan sempurna, rim yang lebih ringan biasanya lebih baik untuk memaksimumkan kelajuan dan keseronokan anda. Dan walaupun sakit merobek paru-paru dan aliran peluh, itulah maksud berbasikal.
