Peso de las ruedas vs. peso de los neumáticos

En mi bicicleta de turismo, hace aproximadamente un año, actualicé mis llantas de las estándar de gama baja a unas mejores y más livianas. El aumento de peso fue de 205 g por neumático, es decir, 410 g en toda la bicicleta, más algunos gramos en los tubos que eran más pequeños, ergo más livianos, ya que reduje mi sección.

Esto marcó una gran diferencia en la reactividad y la velocidad general de la bicicleta.

Ahora, para mi bicicleta de carreras, tengo la intención de reemplazar las ruedas de las pesadas de fábrica por unas de gama alta. Además de características como la rigidez y demás, el nuevo juego de ruedas será 410g más ligero y ganaré unos gramos más con un cambio de cassette.

Entonces, en cuanto al peso, la ganancia es muy similar, ¿será la sensación similar a la del año pasado? ya que esta ganancia de peso también se hace sobre peso en movimiento

La respuesta corta es que la pérdida de peso probablemente no sea responsable de la mejora del rendimiento que notó: bicycles.stackexchange.com/questions/7133/…
410 gramos es un poco menos de una libra, no lo suficiente como para notarlo a menos que seas un ciclista pequeño en una bicicleta liviana. Lo que sí marca una gran diferencia es cambiar a neumáticos con una banda de rodadura relativamente suave y una construcción flexible (aunque posiblemente con mayor presión), ya que esto reduce en gran medida la resistencia a la rodadura.
Diría que las ruedas más ligeras tendrán menos efecto que los neumáticos más ligeros. Cuando usa llantas más livianas, la reducción de peso es toda en la circunferencia de la llanta, por lo que tiene el mayor efecto en la aceleración, pero dado que parte de la reducción de peso de la rueda proviene de un buje y radios más livianos, tendrá un efecto menor. Aunque dudo que la reducción de 400 g tenga mucho efecto en el mundo real.

Respuestas (4)

Dependiendo de su nivel de habilidad, esto puede notarse o no. Los corredores profesionales a menudo pueden saber cuándo se agregan tan solo 100 g en algún lugar de la bicicleta (o si la geometría cambia en 0,5 grados, por ejemplo).

Con el cambio de ruedas, la pérdida de peso se siente de dos maneras diferentes:

  • Peso total En una bicicleta que solo pesa, digamos, 28 lb (12 700 g), una pérdida de 0,9 lb (410 g) representa un ahorro de aproximadamente el 3 %. Si su bicicleta pesara 100 libras, solo sería alrededor del 1%, por lo que el impacto del ahorro general de peso depende de la ligereza que ya tenga la bicicleta.

  • Peso rotacional Las ruedas más pesadas son más difíciles de girar y deceleran más rápido. Reducir ese peso reducirá estos efectos. Sin embargo, esto proviene principalmente del peso en el borde de la rueda (neumáticos, cámaras, llantas), por lo que si el ahorro de peso proviene de un buje más liviano, será menos notable.

Como de costumbre, todo esto depende de las características específicas de la rueda, la bicicleta y el ciclista, y de cómo interactúan los tres. Si estás pensando en perder kilos enteros cambiando de equipo, lo haría, pero si es solo para ahorrar 50 g, entonces probablemente no valga la pena.

Cabe señalar que el peso sobre la circunferencia de la rueda tiene exactamente el doble de efecto que el peso sobre el cuadro en términos de aceleración/desaceleración, y exactamente el mismo efecto que el peso del cuadro en términos de esfuerzo de ascenso. En general, el peso en cualquier lugar tiene un efecto insignificante en la resistencia a la rodadura de una bicicleta de carretera (hasta que el peso se convierte en una fracción sustancial del peso del ciclista).
Debe calcular el porcentaje de ganancia en función del peso de la bicicleta y el ciclista. 1 lb es mucho más significativo para un ciclista de 120 lb que para uno de 200 lb.
@DanielRHicks tiene razón sobre los efectos, pero creo que el OP estaba preguntando más sobre el efecto de un cambio de peso de los neumáticos y las ruedas que el cambio de resistencia a la rodadura de los neumáticos en comparación con las llantas. Y Fred, estoy señalando el efecto general ya que no podemos asumir que todos los ciclistas pesan lo mismo.
Me refería a la resistencia a la rodadura por el peso añadido. Las cuatro resistencias que preocupan a un ciclista son la resistencia a la rodadura, la resistencia a la escalada, la resistencia a la aceleración y la resistencia al viento. Hasta aproximadamente 2 decimales, el peso solo afecta la escalada y (en un grado mucho menor) la aceleración.
¿"Ruedas más pesadas [...] disminuyen la velocidad más rápido"? Eso no es cierto, ese es todo el concepto de los volantes: ruedas muy pesadas que disminuyen la velocidad muy lentamente.

Esta palabra es clave para comprender en qué ayuda principalmente la pérdida de peso

"reactividad"

Creo que lo que realmente quieres decir es que la bicicleta acelera más rápido. Los humanos somos motores de muy baja potencia por lo que cualquier cambio en el peso puede producir cambios notables en la aceleración. Pero no producen tanto cambio en la velocidad general. Llegas a tu velocidad máxima más rápido, pero eso es todo.

Para "simplemente dar vueltas", esto puede o no ser importante. Para competir y andar en grupo donde estás haciendo aceleraciones constantes para permanecer con el grupo, puede marcar una gran diferencia. Esta es la razón por la que los corredores se obsesionan con el peso de las bicicletas de escalada/carreras, pero se centran más en la aerodinámica de las bicicletas de contrarreloj. El principal factor limitante de la velocidad general total es la aerodinámica, no el peso de la bicicleta.

Hay alguna ventaja en reducir el peso "rotacional", pero no es tan grande si analizas los números.

Vale, con neumáticos más ligeros puedes acelerar notablemente más rápido, pero también desacelerarás más rápido cuando dejes de pedalear. Esto se debe a la inercia de la rueca. (inercia = masa X velocidad)

Si sigues de cerca a una bicicleta de carrera completamente de carbono, notarás que salta hacia adelante con cada golpe de pedal, mientras que una bicicleta con marco de acero con ruedas más pesadas tiene un movimiento mucho más suave. Esto se debe a que la mayor inercia de las ruedas y el cuadro más pesados ​​llevan a la bicicleta y al ciclista a través de los impulsos irregulares de potencia creados por los pedales.

Si pedaleas en los llanos, hay una ganancia mínima con el equipo liviano. Aceleración ligeramente más lenta para alcanzar la velocidad, pero una vez que estás allí, requiere la misma energía para permanecer allí (dado que la aerodinámica y la resistencia a la rodadura son idénticas).

Sin embargo, si está en las colinas, debe levantar ese peso adicional hasta la cima, lo que reduce significativamente la eficiencia. (Se pierde gran parte de ese exceso de energía potencial volviendo cuesta abajo debido a la resistencia del viento y el frenado, etc.)

Entonces, ¿por qué esa bicicleta de carrera de carbono se siente tan rápida en los llanos? ¡Probablemente porque acabas de gastar $5,000 en él!

"Acelerar notablemente más rápido" es muy cuestionable.
¡Mira mi último párrafo! Es sobre todo una cuestión de perspectiva.

Dejar caer el peso de la rueda es el lugar más importante para ganar rendimiento. Cuando actualizo mis bicicletas, siempre compro ruedas más livianas/resistentes antes de actualizar cualquiera de los componentes de la transmisión.

Hago esto porque requiere una cantidad de fuerza sustancialmente mayor para superar la masa que se extiende a través de la sección transversal de la llanta/llanta.

De hecho, la ecuación que gobierna el momento de inercia de un anillo infinitamente delgado (aproximación increíble aquí) es

I = mr^2

donde mes la masa del anillo y res el radio.

Para calcular la energía, se puede sustituir en la ecuación de energía:

E = 1/2 m r^2 omega^2dónde

omegaes el d(theta)/d(t)término (velocidad angular).

Dado que la masa de la rueda tiene un brazo de momento representado como el cuadrado del radio, tiene un efecto exponencial en la cantidad de energía requerida para cambiar su momento, mientras que el peso estático (peso del marco/componente) tiene un efecto mucho menos significativo en la cantidad de fuerza necesaria para acelerarlo.

Entonces, sí, notará una gran mejora en la aceleración si actualiza las ruedas, al igual que su bicicleta de uso diario.

No creas que exponencial es la palabra correcta aquí.
Como se ha demostrado en otra parte, una onza de peso sobre la circunferencia de una rueda tiene exactamente el doble de efecto sobre la aceleración que una onza de peso sobre el marco (y exactamente el mismo efecto que el peso sobre el marco para escalar, etc.). Si bien tal vez esto podría considerarse "significativo", tengo que sentir que está muy por debajo de "sustancialmente mayor".
@AEDrew Exponencial es la palabra correcta. El momento de inercia es función del cuadrado del radio. El cuadrado es un exponente de 2.
@DanielRHicks Semántica. Puedes llamar a la diferencia como quieras.
"El momento de inercia es una función del cuadrado del radio". Pero en una rueda de bicicleta, la aceleración angular es inversamente proporcional al radio. (Y, contrariamente a lo que usted cree, el término "exponencial" no se aplica a una simple elevación al cuadrado, sino a una aplicación repetida de un multiplicador, donde el número de aplicaciones es un eje).
@DanielRHicks Incorrecto. La aceleración angular está representada por omega = d^2 theta / dt^2. Creo que lo que quieres decir es aceleración tangencial. Su segundo punto también es incorrecto: una definición de exponente (como en una función exponencial) del diccionario: que contiene, involucra o expresa como un exponente. thefreedictionary.com/exponencial
Suspiro. Cuando conviertes la aceleración lineal en aceleración angular, divides por el radio. Y a pesar de su intento de confundirlo, el término "exponencial" no se usa, ni en matemáticas ni en el discurso general, de la forma en que desea usarlo.
@DanielRHicks No hay necesidad de ser desagradable, Daniel. Todo lo que has hecho hasta ahora es criticar mi elección de palabras (no soy un hablante nativo de inglés, ¡lo siento!) y explicarme álgebra básica. Ganas, obviamente eres mucho más inteligente que yo, aunque tu ofuscación de los términos básicos me lleva a creer lo contrario. No estoy seguro de por qué estás discutiendo conmigo en los comentarios en lugar de dar tu propia respuesta.
Respondí la pregunta - aquí . Y la respuesta es bastante autorizada, ya que consulté con la gente de physics.stackexchange.com.
@DanielRHicks no está siendo desagradable. Está señalando que estás equivocado. Si hubieras aceptado que estabas equivocado, solo habría tenido que decirlo una vez. Pero como sigues tratando de justificar tus afirmaciones incorrectas e insistes en que son correctas, tiene que seguir explicando por qué estás equivocado.