ล้อเป็นส่วนประกอบที่ดีที่สุดในการอัพเกรดหรือไม่ หากคุณต้องการลดน้ำหนักบนรถมอเตอร์ไซค์ เราแยกข้อเท็จจริงออกจากการหมุน
'ล้อหนึ่งปอนด์คุ้มกับเฟรมสองตัว' หรืออย่างที่พวกเขาพูด ภูมิปัญญาดั้งเดิมนั้นควบคุมวิธีการเลือกล้อสำหรับนักปั่นจักรยานหลายคน – หากเคยมีสถานที่สำหรับจ่ายเงินเพื่อโกนหนวดสักสองสามกรัม ก็ต้องเป็นที่ล้อ
แต่ก็มักจะเป็นกรณีของภูมิปัญญาดั้งเดิม เราไม่มีความสุขที่จะทิ้งมันไว้
ความคิดที่ว่าน้ำหนักของชุดล้อมีความสำคัญมากกว่าส่วนอื่นๆ ของจักรยาน ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าล้อกำลังเคลื่อนที่มากกว่าส่วนอื่นๆ ของจักรยาน
Andy Ruina ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลที่มหาวิทยาลัย Cornell พูดง่ายๆ ว่า 'วงล้อหมุนเร็วเป็นสองเท่าของจักรยาน และทิศทางตรงกันข้าม [ด้านล่างของวงล้อ] ก็ไม่หักล้างความเร็วนั้น
'ดังนั้นจึงมีพลังงานจลน์เป็นสองเท่า จึงต้องใช้แรงเป็นสองเท่าในการขับเคลื่อนและทำให้จักรยานช้าลงสองเท่า’
น้ำหนัก v ความเร่ง
น้ำหนักเป็นสิ่งสำคัญในแผนใหญ่ของการเคลื่อนไหวของจักรยานเพราะสัมพันธ์กับการเร่งความเร็ว เมื่อบางสิ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ แรงทั้งหมดที่ผลักและทำให้ช้าลงจะอยู่ในสมดุล
น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นอย่างสมเหตุสมผลจะไม่สร้างความแตกต่างใดๆ เว้นแต่ความเสียดทานที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยหรือแรงต้านทานการหมุนที่อาจจะเกิดขึ้น
เมื่อยกขึ้นหรือลดความเร็ว กฎข้อที่สองของนิวตันจะมีผลบังคับใช้: แรง=มวล x ความเร่ง ยิ่งมีมวลมาก ยิ่งต้องใช้แรงมากในการเก็บความเร็ว
แล้วทำไมน้ำหนักถึงอยู่บนวงล้อมากกว่าเฟรมถึงต่างกันขนาดนั้น?
ที่นี่จะซับซ้อนเล็กน้อย ต้องขอบคุณความเฉื่อย ความเฉื่อยคือแรงต้านของวัตถุต่อการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงต้องใช้ความพยายามในการเร่งความเร็วจักรยานแม้ในจักรวาลที่ไร้แรงเสียดทาน
ล้อ จักรยาน และคนขี่ล้วนมีความเฉื่อย แต่ด้วยล้อ เอฟเฟกต์จะขยายใหญ่ขึ้นเพราะกำลังหมุน
สตีฟ วิลเลียมส์ วิศวกรด้านไดนามิกยานยนต์ชั้นนำของโลตัสกล่าวว่า 'ในกรณีของล้อ เนื่องจากคุณมีมวลจำนวนมากกระจายอยู่รอบๆ ขอบล้อ ซึ่งอยู่ห่างจากศูนย์กลางของล้อไปบ้าง ทำให้เกิดแรงเฉื่อย '
ความเฉื่อยนั้นหมายถึงการต้านทานการหมุนของล้อ บางครั้งเรียกว่าความเฉื่อยในการหมุน แต่แม่นยำกว่านั้นเรียกว่าโมเมนต์ความเฉื่อย
Williams กล่าวเสริมว่า เนื่องจากจักรยานกำลังหมุนอยู่บนล้อของมัน คุณไม่เพียงต้องผลักมวลนั้นขึ้นไปในอากาศให้เร็วขึ้นเท่านั้น แต่คุณต้องทำให้ล้อหมุนเร็วขึ้นด้วย ความเฉื่อยของล้อจะต้านทานอัตราการหมุนที่เพิ่มขึ้น’
ที่สำคัญความเฉื่อยนั้นถูกกำหนดโดยระยะห่างของมวลจากจุดศูนย์กลางการหมุน: 'โมเมนต์ความเฉื่อยเป็นผลมาจากมวลที่ระยะห่างจากแกนที่มันหมุนอยู่ - ใน กรณีของล้อคือระยะห่างของมวลจากแกนสปินเดิล'
ถึงที่หมาย
การบรรยายเชิงวิทยาศาสตร์ทั้งหมดนี้นำเราไปสู่จุดศูนย์กลางของเรื่อง ยังไม่เพียงพอที่จะพูดว่าล้อที่หนักเป็นอุปสรรคมากกว่าเฟรมที่หนัก เพราะทั้งหมดขึ้นอยู่กับว่าน้ำหนักนั้นกระจายอยู่ที่ใดบนล้อ
มันง่ายเกินไปที่จะพูดว่า 'หนึ่งปอนด์บนล้อมีค่าสองบนเฟรม' ศาสตราจารย์จิม ปาปาโดปูลิส ผู้เขียน Cycling Science กล่าวว่า 'มันได้ผลว่ามวลเล็กน้อยที่เส้นรอบวงจะถูกนับสองครั้ง มวลเล็กน้อยที่จุดศูนย์กลางของก้านพูด 1.5 เท่า และมวลเล็กน้อยที่ศูนย์กลางจะได้ นับครั้ง.'
บนพื้นฐานนั้น เราควรปรับวลีเพื่อพูดว่า 'หนึ่งปอนด์บนขอบมีค่าสองบนฮับ' แต่วิลเลียมส์ที่โลตัสไม่เชื่อเรื่องกำไรที่ระบุไว้จากขอบล้อที่เบากว่า
‘เราจะเห็นว่าการลดความเฉื่อยของล้อมีผลดีต่อการลดมวลที่ไม่หมุน แต่มันมีขนาดเล็กมาก ในความเป็นจริง มวลที่ประหยัดจากขอบล้อน่าจะมีประโยชน์น้อยกว่า 10% เมื่อเทียบกับมวลเดียวกันที่บันทึกไว้จากส่วนที่เหลือของจักรยาน’
การคำนวณที่ค่อนข้างซับซ้อนบางอย่างเปิดเผยว่าข้อได้เปรียบในแง่ของการเร่งความเร็วจากการตัดน้ำหนักจากขอบล้อจะเป็น 0.9% เมื่อเทียบกับ 0.8% เมื่อลดน้ำหนักจากเฟรม
หากน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นจากการลดน้ำหนักของมวลการปั่นบนจักรยานของคุณยังเปิดให้อภิปราย ประเด็นต่อไปที่ควรพิจารณาคือไจโรสโคปิก
อัพเกรดล้อเบาบางรุ่นในราคาไม่เกิน 500 ปอนด์
รับไจโรด้วย
ไจโรสโคปคือวงล้อหรือแผ่นดิสก์ที่หมุนรอบแกนในลักษณะที่ทำให้ตัวเองมีเสถียรภาพ นั่นเป็นเพราะผลกระทบของโมเมนตัมเชิงมุม เมื่อจุดบนสุดของล้อเริ่มดึงมันลงมาทางขวา เช่น เมื่อล้อหมุนไปครึ่งรอบ จุดเดียวกันของล้อนั้นจะกลับหัวและดันไปทันที หมุนล้อกลับไปทางซ้าย
ผลจากการหมุนของการหมุนคือเหตุผลที่ลูกหมุนตั้งตรง และเหตุผลที่ล้อจักรยานมีบทบาทในการทำให้เราตั้งตรง
เนื่องจากไจโรสโคปทำงานบนหลักการพื้นฐานของแรงเชิงมุมนั้น น้ำหนักที่ส่วนนอกสุดของล้อจึงมีอิทธิพลมากที่สุดต่อแรงในการทรงตัวของล้อ ดังนั้นถ้าขอบล้อหนักกว่าก็อาจจะดันล้อกลับให้ตรงด้วยแรงที่แรงขึ้นได้ใช่ไหม
Ruina ที่ Cornell University วาดภาพฉันทามติทางวิทยาศาสตร์ที่ไม่ชัดเจน: 'ไม่มีคำตอบที่แน่ชัดว่าขอบล้อที่หนักกว่าจะมั่นคงกว่าหรือไม่ แต่แนวโน้มน่าจะเป็นไจโรสโคปที่ใหญ่กว่าให้ความรู้สึกมั่นคงกว่า’
เพื่อเป็นการบอกใบ้ว่าขอบล้อที่หนักกว่า แทนที่จะเป็นล้อที่หนักกว่าโดยรวม สามารถให้ความเสถียรมากกว่าได้
แต่ยังมีอีกมุมให้คิด วิลเลียมส์กล่าวว่า 'ล้อแรงเฉื่อยที่สูงขึ้นจะให้เอฟเฟกต์ไจโรสโคปิกที่ทรงพลังกว่า อย่างไรก็ตาม มีเอฟเฟกต์ไจโรสโคปิกที่สอง - ยิ่งแฮนด์จับเร็วขึ้นเท่าใด ความต้านทานการหมุนของไจโรสโคปิกก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้นความเฉื่อยที่สูงมากทำให้หมุนแฮนด์และพิงจักรยานได้ยากขึ้น’
ขอบล้อที่หนักหน่วงจะทำให้คุณมีเสถียรภาพมากขึ้นในขณะที่ขี่ แต่อาจเสียสละประเภทความว่องไวที่อิสระกว่าและพวงมาลัยที่เร็วขึ้นอาจเปิดใช้งานได้
รุอินะไม่เห็นด้วยเล็กน้อย 'ถ้าคุณบอกว่าจักรยานรู้สึกเร็วมากเมื่อบังคับควบคุม เกือบจะแน่ใจว่าเกี่ยวข้องกับรูปทรงของจักรยานและการกระจายมวลในชุดพวงมาลัย' เขากล่าว
‘และจำไว้ว่าน้ำหนักที่มีอิทธิพลมากที่สุดในการเอนตัวเข้ามุมคือคุณ’
สุดท้าย หากคุณเป็นนักบิดที่มองหาการปรับปรุงประสิทธิภาพชุดคิทของคุณ คุณควรมุ่งเน้นไปที่การหาขอบล้อที่เบาที่สุด มากกว่าล้อโดยรวมที่เบาที่สุด
หรือคุณจะทำในสิ่งที่พวกเราที่เหลือ แล้วไปหาคนที่ดูเท่ที่สุด