Estoy tratando de entender la física del peso de la bicicleta. Acabo de cambiar de una bicicleta de carretera de 11Kg a una de 8Kg (obviamente hay muchos más factores y diferencias entre las 2 bicicletas además del peso), y he notado el beneficio del peso reducido. Sin embargo, no estoy seguro de entenderlo.
Digamos por ejemplo Mi peso combinado es 8+75 para un peso total de 83Kg. La diferencia entre esto y 86 kg es mínima, pero aparentemente hace una diferencia más allá de lo que esperaría.
Suponiendo que pudiera igualar el peso total al llevar una mochila o un bidón/sillín particularmente pesado) de modo que el peso combinado podría ser el mismo, ¿por qué la bicicleta más liviana siempre parece ser más rápida?
He leído algo sobre la masa rotacional, que parece indicar que no tiene tanto que ver con su peso combinado como se percibe a través de la gravedad, sino con el esfuerzo de elevación equivalente de las partes móviles, es decir, sus ruedas, y de hecho es el peso de la rueda lo que es el factor principal porque, en efecto, tiene que levantar la mitad de la rueda para producir un impulso hacia adelante. ¿Es este un tipo de efecto giroscópico en el que cuanto más fácil es girar el volante, más rápido vas?
Los dos principales "frenos" de una bicicleta, en terreno llano, son la resistencia a la rodadura de los neumáticos y la resistencia al viento de la bicicleta y el ciclista.
En general, hasta cierto punto, un neumático con mayor presión tendrá una menor resistencia a la rodadura, al igual que un neumático con una banda de rodadura más suave. El ancho de los neumáticos también influye, pero sobre todo en términos de cómo influye en la presión y la banda de rodadura.
La resistencia al viento se ve afectada por el ancho del neumático, el número de radios, el tamaño del tubo y la posición del ciclista. En general, a medida que aumenta la "ciclismo" de una bicicleta, el ancho del neumático y el número de radios disminuyen y la posición del ciclista se vuelve más inclinada (y, por lo tanto, más aerodinámica). El tamaño del tubo no tiende a variar mucho (y en realidad puede aumentar a medida que avanza acero->aluminio->carbono), pero ese efecto es leve y las diferencias sutiles en el diseño del marco pueden ser más significativas.
También puede haber cambios ergonómicos, por ejemplo, la posición de conducción más propensa, aunque más fatigante, a menudo es algo mejor para la producción de potencia máxima.
La calidad de los rodamientos apenas figura en absoluto. Incluso los cojinetes baratos tienen pérdidas muy bajas, y es poco probable que se pueda medir la diferencia de resistencia entre ellos y los cojinetes de primera línea. (La mayor diferencia está en la durabilidad).
El peso de la bicicleta solo entra en la ecuación cuando uno debe "subir" (y en un grado muy pequeño para la resistencia a la rodadura), pero, por supuesto, es raro tener una ruta que no suba o baje un 0,5 % más o menos la mayor parte del tiempo. . Ese 0,5 % aumenta la potencia necesaria para mantener una velocidad constante en aproximadamente un 10 % en un curso de nivel muerto. Pero la diferencia de 3 kg entre las dos bicicletas anteriores equivaldría a una diferencia de potencia de aproximadamente el 0,4 % en esa pendiente del 0,5 %.
Algunas de las físicas son simples. Para mover un objeto de masa m hacia arriba de una pendiente se requiere una cantidad de trabajo proporcional al peso. Esta es la masa multiplicada por la aceleración gravitatoria multiplicada por el desplazamiento W = mgd . Entonces, para la bicicleta más pesada, requiere más trabajo. También requiere más potencia promedio para levantarlo sobre la misma elevación en un tiempo fijo.
Pero si en su experimento con los mismos pesos, este efecto físico no está allí, es solo percepción u otro fenómeno físico. También esto se limita a la escalada.
La aceleración angular de sus ruedas es un factor a medida que acelera. A medida que aplica par para aumentar la velocidad angular de la rueda, el momento de inercia es un factor. Esto es básicamente una contabilidad de cuánta masa y qué tan lejos está del eje. Piense en un patinador artístico girando con los brazos extendidos y luego tirando de ellos para girar más rápido. La gravedad sobre las ruedas es una consideración aparte, descrita anteriormente.
Otro fenómeno físico en juego podría ser la resistencia aerodinámica. En los modelos más simples, esto es proporcional al área de la sección transversal, la velocidad al cuadrado y el coeficiente de arrastre. Algunos dicen que una bicicleta más pesada con un mejor rendimiento aerodinámico tiene un rendimiento general más eficiente. Dado el peso combinado con el ciclista, esto podría ser cierto a velocidades suficientes.
Finalmente, podría haber una variedad de factores de ajuste en la bicicleta más liviana que la hagan sentir más fácil y eficiente para usted. Incluso puede ser que el ajuste lo coloque en una posición aerodinámicamente más ventajosa. Pero te sentirás mejor en una bicicleta correctamente equipada.
Pruebe la bicicleta nueva con las ruedas viejas y una bolsa cargada. Si todavía se siente más rápido, debe ser porque te queda mejor.
Lo siguiente es ciencia basura:
La fricción dinámica en las superficies en movimiento entra en juego. Apostaría a que la bicicleta de 8 kg tiene componentes de mejor calidad y, por lo tanto, rodamiento que la bicicleta de 11 kg... No tiene nada que ver con el peso, pero en el ciclismo, el peso y la calidad están inextricablemente vinculados.
Las pérdidas mecánicas en el tren motriz de una bicicleta son mínimas, y cuando corres rápido en el nivel, la mayor parte del trabajo es contra la resistencia del aire, lo que significa que solo obtienes la raíz cuadrada de la ganancia como un cambio en la velocidad. Entonces, la diferencia entre una bicicleta bastante buena y una excelente en esta área será algo así como el sqrt de 1.01...
Los neumáticos son otro factor: definitivamente soy más rápido con mi bicicleta de carretera ligera de fibra de carbono que con mi bicicleta de acero pesado, pero la bicicleta de carretera tiene neumáticos ligeros de 23 mm a 110 psi, en comparación con neumáticos mucho más pesados (resistentes a pinchazos) de 32 mm a 80 psi en el viaje bicicleta, así que sospecho que la mayor parte de la diferencia está en las ruedas (y una posición más aerodinámica en la bicicleta de carretera). — Johnny 21 oct.
Semi chatarra. La bicicleta de cercanías puede tener llantas RR más altas, porque una corredora se pondrá en marcha para la velocidad y una de cercanías para la protección contra pinchazos y la durabilidad de las llantas, pero cuando el diseño de la llanta es el mismo, ¡entonces más ancho es MENOR resistencia a la rodadura!
La rigidez también influye. Cuanto más rígida sea la zona del pedalier, menos potencia se perderá debido a la flexión del cuadro. Cuánto, no sabría decir. Pero la reducción de la masa para escalar, el aumento de la rigidez y la reducción de la fricción para aumentar la potencia de las ruedas combinadas probablemente suman algo notable.
Sí, es algo que las revistas de bicicletas dicen que es una razón para comprar a sus anunciantes bicicletas CF más caras. Pero las pruebas de laboratorio no lo han demostrado. De hecho, los marcos más flexibles pueden ser más rápidos, especialmente en la escalada, porque la flexión hace que el marco actúe como una transmisión de potencia que suaviza el resorte.
http://janheine.wordpress.com/2011/02/27/a-journey-of-discovery-part-5-frame-stiffness/
http://bikemagic.com/how-to/mountain-bike-maintenance/stiffness-and-the-sean-kelly-paradox.html
... Las bicicletas súper rígidas son excelentes para los velocistas de élite, pero para todos los demás son una costosa e incómoda pérdida de dinero.
La aceleración angular de sus ruedas es un factor a medida que acelera.
Es un factor, pero increíblemente pequeño. De todas las cosas estúpidas que los ciclistas creen sobre el rendimiento, la idea de que el peso de la rueda tiene un gran efecto es probablemente la más estúpida porque todo el mundo ha visto evidencia de lo contrario. Cuando trabajas en tus descarriladores y haces girar los pedales, ¿hay alguna gran resistencia a que la rueda alcance la velocidad? No, es instantáneo. Y si usa un par de guantes de cuero, puede detener una rueda que se mueve a las rpm durante 20 mph con un cepillo de manos. Ambas cosas se deben a que la energía requerida para hacer girar la rueda es pequeña. (Hay una fórmula para esto: ¡se suponía que la habías aprendido en la escuela secundaria!)
El peor de los casos para una rueda es que requiere el doble de energía de la masa no giratoria para la energía cinética. Entonces, para ruedas de 2 kg, un cuadro de 10 kg y un ciclista de 50 kg, eso es de 4 a 10 a 50. Los efectos de la masa de la rueda se vuelven aún más pequeños cuando se considera un caso realista con fuerzas resistivas.
Estoy tratando de entender la física del peso de la bicicleta. Acabo de cambiar de una bicicleta de carretera de 11 kg a una de 8 kg (obviamente, hay muchos más factores y diferencias entre las 2 bicicletas además del peso) , y he notado el beneficio del peso reducido. Sin embargo, no estoy seguro de entenderlo.
..Así que no has notado ninguna diferencia debido al peso. Lo has asumido, porque eso es lo que el marketing de bicicletas te dice que hagas.
Supongo que experimentó una mezcla de placebo y reducción de la resistencia a la rodadura: los neumáticos del mismo ancho y categoría pueden variar en aproximadamente un 50% en RR.
En realidad, no tiene un gran impacto en la velocidad. Tenga en cuenta que cuando conduce no es solo el peso de la bicicleta con el que está lidiando. También es el peso del ciclista y lo que sea que lleves. Cuando sumas eso, perder algunas libras rara vez es más que una reducción de peso total del 5%, generalmente más del 1-2%.
Si crees que dejar caer una libra de una bicicleta hace una gran diferencia, la próxima vez que salgas a andar en bicicleta tira una botella de agua llena de tu bicicleta y observa si de repente te vuelves significativamente más rápido. no lo harás Los resultados de la carrera lo confirman. Echa un vistazo a la velocidad media del Tour de Francia de 2012 y el Tour de Francia de 1982. Durante esa brecha de 30 años, la bicicleta promedio bajó más de 6 libras (¡25-30 %!) de peso, pero las velocidades promedio aumentaron menos de 1 mph. También tenga en cuenta que las bicicletas también se han vuelto más aerodinámicas, los equipos se han vuelto más coordinados en sus tácticas (gracias a las radios y transmisiones de TV en vivo en los autos del equipo), los ciclistas ahora entrenan con mayor precisión (no había medidores de potencia en el '82) y los ciclistas vienen en el Tour mejor descansado debido a un calendario de carreras más corto.
Las bicicletas ligeras se sienten más ligeras en gran parte debido a un efecto placebo. Además, si una bicicleta es más rápida, es difícil decir si se debe a que es más liviana. La única forma de medir eso realmente sería tomar dos bicicletas absolutamente idénticas y agregar peso a una y luego hacer una prueba de doble ciego con datos capturados en un medidor de potencia. Las personas han realizado estos estudios y los resultados mostraron que el peso no es el gran problema que la mayoría de nosotros pensamos que es.
Dicho todo esto, las bicicletas más ligeras son más divertidas. simplemente son ;)
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