Er hjul de bedste komponenter at opgradere, hvis du ønsker at spare vægt på cyklen? Vi adskiller fakta fra spin
'Et pund på hjulene er to værd på rammen', eller det siger man. Denne konventionelle visdom har styret tilgangen til hjulvalg for mange cyklister – hvis der nogensinde har været et sted at sprøjte pengene for at barbere et par gram, så er det hjulene.
Men som det ofte er tilfældet med konventionel visdom, er vi langt fra glade for at lade det blive ved det.
Ideen om, at vægten af et hjulsæt er vigtigere end nogen anden del af cyklen, hviler på det faktum, at hjulene bevæger sig mere end nogen anden del af cyklen.
Andy Ruina, professor i maskinteknik ved Cornell University, udtrykker det ganske enkelt: 'Toppen af hjulet går dobbelt så hurtigt som cyklen. Og den modsatte retning [bunden af hjulet] ophæver ikke den hastighed.
'Derfor har den dobbelt så meget kinetisk energi, så det kræver dobbelt så meget kraft at få den i gang, og det får cyklen til at bremse dobbelt så meget.'
Vægt vs acceleration
Vægt er så vigtig i den store cykelbevægelse på grund af dens forhold til acceleration. Når noget bevæger sig med konstant hastighed, er alle de kræfter, der skubber det og bremser det, i ligevægt.
En rimelig stigning i vægt vil ikke gøre nogen forskel, bortset fra enhver let stigning i friktion eller rullemodstand, det kan forårsage.
Når man øger eller taber fart, træder Newtons anden lov dog i kraft: kraft=masse x acceleration. Så jo mere masse du har, jo mere kraft skal du bruge for at få fart.
Så hvorfor gør det så en ounce forskel, om vægten er på et hjul frem for en ramme?
Her er det, hvor det bliver lidt kompliceret, takket være inerti. Inerti er et objekts modstand mod en ændring i dets bevægelse – det er grunden til, at det ville kræve en indsats at accelerere en cykel selv i et friktionsløst univers.
Hjul, cykel og rytter har alle inerti, men med hjul forstørres effekten, fordi de roterer.
Steve Williams, Lotus' ledende bildynamikingeniør, siger: 'I tilfælde af et hjul, fordi du har en masse masse fordelt rundt om fælgen, et stykke fra midten af hjulet, hvilket giver det inerti. '
Den inerti betyder i det væsentlige en modstand mod, at hjulet roteres. Det kaldes nogle gange rotationsinerti, men mere præcist kaldes det et inertimoment.
Williams tilføjer: 'Fordi en cykel ruller på hjulene, skal du ikke kun skubbe massen gennem luften hurtigere, men du skal også få hjulet til at køre hurtigere rundt. Hjulets inerti vil modstå stigningen i rotationshastigheden.’
Det er dog afgørende, at inerti bestemmes af afstanden af en masse fra rotationscentret: 'Et inertimoment er resultatet af en masse i en afstand fra den akse, som den drejes om – i for et hjul er det afstanden mellem massen fra spindelaksen.'
Kom til sagen
Al denne videnskabelige snak bringer os til sagens kerne. Det er ikke nok at sige, at et tungt hjul er mere en hindring end et tungt stel, fordi det hele afhænger af, hvor vægten er fordelt på hjulet.
Det er for simpelt at sige, at 'et pund på hjulene er to værd på rammen'. Professor Jim Papadopoulis, forfatter til Cycling Science, siger: 'Det virker, at en smule masse lige ved omkredsen bliver t alt to gange, en smule masse i midten af egerne 1,5 gange, og en smule masse ved navet bliver t alt t alt én gang.'
På det grundlag bør vi tilpasse sætningen til at sige "et pund på fælgene er to værd på navene", men Williams hos Lotus er skeptisk over for de angivne gevinster, der kan opnås med lettere fælge.
‘Vi kan se, at reduktion af hjulinertien har en gavnlig effekt frem for at reducere ikke-roterende masse, men den er meget lille. I virkeligheden vil masse, der spares fra fælgene på hjul, sandsynligvis være mindre end 10 % mere fordelagtig end den samme masse, der spares fra resten af cyklen.’
Nogle ret komplekse beregninger afslører, at fordelen med hensyn til acceleration ved at skære vægt fra hjulfælgene ville være 0,9 %, i modsætning til 0,8 %, når man skærer vægt fra rammen.
Hvis gevinsterne ved at reducere vægten af spinningmassen på din cykel er åben for debat, er det næste område at overveje gyroskopi.
Opgrader til nogle lettere hjul for under £500
Få gyro med det
Et gyroskop er et hjul eller en skive, der drejer rundt om en akse på en sådan måde, at den stabiliserer sig selv. Det er på grund af virkningerne af vinkelmomentum – når toppen af et hjul begynder at trække det ned til højre, for eksempel, når hjulet har drejet en halv omgang, er det samme punkt på hjulet på hovedet og pludselig skubber hjulet hjul tilbage til venstre.
Den gyroskopiske effekt af spinning er grunden til, at en spinningtop forbliver oprejst, og grunden til, at cykelhjul spiller en rolle i at holde os oprejst.
Fordi et gyroskop arbejder efter det grundlæggende princip om vinkelkræfter, er vægten i den yderste del af hjulet den mest indflydelsesrige på hjulets stabiliserende kraft. Så hvis en fælg er tungere, kan den vel skubbe et hjul oprejst tilbage med en stærkere kraft?
Ruina ved Cornell University tegner et dunkelt billede af den videnskabelige konsensus: 'Der er ikke et endeligt svar på, om en tungere fælg er mere stabil. Men tendensen ser ud til at være, at et større gyroskop føles mere stabilt.’
Så det antyder, at en tungere fælg i stedet for et generelt tungere hjul kunne give mere stabilitet.
Men der er en anden vinkel at overveje. Williams siger: Et hjul med højere inerti ville have en mere kraftfuld gyroskopisk effekt, men der er en anden gyroskopisk effekt - jo hurtigere styret styres, jo større er den gyroskopiske modstand mod at blive drejet. Så høj inerti gør det sværere at dreje styret og læne cyklen.’
En tung fælg vil gøre dig mere stabil, mens du kører, men kan ofre den form for smidighed, som friere og hurtigere styring kan muliggøre.
Ruina er dog lidt uenig. "Hvis du siger, at en cykel føles meget hurtig under håndtering, har det næsten helt sikkert at gøre med cyklens geometri og massefordeling i styreenheden," siger han.
‘Og husk, den mest indflydelsesrige vægt involveret i at læne sig ind i et hjørne er dig.’
I sidste ende, hvis du er den slags rytter, der leder efter små trinvise forbedringer i dit sæts ydeevne, bør du fokusere på at finde de letteste fælge frem for det letteste samlede hjul.
Eller du kan bare gøre, hvad vi andre gør, og gå efter dem, der ser sejest ud.
