Veliko razpravo o kolesu smo prekinili tako, da smo vzeli naravoslovne učbenike
Na trgu je osupljiva paleta koles, od katerih večina trdi, da so hitrejši in učinkovitejši. Mnogi se zelo ukvarjajo s tem, kako lahki so, le redkokdaj pa pojasnijo, kje na kolesu se nahaja večina mase: pesto ali platišče?
To nas je spodbudilo k razmišljanju. Če bi imeli dve kolesi enake skupne teže in oblike, vendar bi imelo eno večjo težo v pestu in drugo večjo težo na platišču, zaradi katerega bi bili hitrejši med povprečno vožnjo? Čas je, da spet izdamo stare učbenike fizike.
Začnimo z vztrajnostjo. Vztrajnostni moment deluje na principu, da je maso, ki je bolj oddaljena od središča vrtenja, težje vrteti kot maso, ki je blizu središča vrtenja. V kolesarstvu prvo seveda pomeni obroč, drugo pesto. Newtonov drugi zakon gibanja v povezavi z vrtljivimi predmeti pravi α=t/i, kjer je α rotacijski pospešek, t neto navor in i vztrajnostni moment. Z drugimi besedami, višja kot je vztrajnost, počasnejši je pospešek pri enakem navoru.
Marco Arkesteijn, znanstvenik za šport in vadbo na Univerzi Aberystwyth, ponuja še en način razumevanja vztrajnosti: »Pomislite na umetnostnega drsalca, ki se vrti na mestu z razširjenimi rokami. Vrtijo se okoli sredine telesa - dela, ki miruje. To je njihovo središče vrtenja. S stiskanjem rok ob telesu bodo povečali hitrost vrtenja. Kar počnejo, je zmanjšanje mase, ki je najbolj oddaljena od središča vrtenja, kar zmanjša vztrajnost. Ker je energija v sistemu konstantna, sledi, da se njihova kotna hitrost povečuje.’
Skratka, zdi se, da je manjša teža na robu enaka hitrejšim pospeškom, ker zahteva manj energije za doseganje katere koli dane hitrosti. Prednost tega lahko vidite, ko udarec, kot je Philippe Gilbert, sprinta kratek vzpon – scenarij, ki je bil preverjen na cesti. Mavicov produktni vodja, Maxime Brunand, je izvedel poskus, v katerem je dodal 50 g dvema kompletoma koles – na platišču na enem in na pestu na drugem – in dosegel moč voznika do 500 vatov pri 10-odstotnem naklonu in glej koliko časa so potrebovali, da so dosegli 20 kmh. "Kolo z dodano težo platišča je potrebovalo petkrat dlje, da je doseglo 20 kmh, kot če je bilo isto platišče uporabljeno na ravnem," pravi. „Z uporabo koles z dodano težo na pestu je trajalo le štirikrat toliko časa, da je doseglo enakovredno vodoravno hitrost. V bistvu na hribih vztrajnost postane pomembnejša.« Francoska ekipa je tudi opazila, da je na ravnem »lažje vzdrževati hitrost« z uporabo koles z dodatno težo na robu.
Učinek vztrajnika
To nas pripelje do učinka vztrajnika. Ali bi lahko težje platišče prenašalo zagon za voznika, ko doseže hitrost, tako kot kolo lokomotive prenaša zagon za parni stroj? Ondrej Sosenka je leta 2005 podrl rekord ure, ko je pretekel 49,7 km. Češki kolesar je bil eden največjih kolesarjev, ki so kdaj poklicno dirkali, saj je tehtnico prevesil pri 90 kg in v višino dva metra. Njegovo kolo, ki je podiralo rekorde, je tehtalo 9,8 kg, vključno s 3,2 kg zadnjim kolesom – razlog je bil, trdi Sosenka, da medtem ko je težje kolo potrebovalo dlje časa, da doseže največjo hitrost, ga je bilo tam lažje obdržati. Na drugi strani pa se je Eddy Merckx zelo potrudil, da je bil njegov celoten motocikel med dirkanjem na stezi čim lažji.
Kdo ima torej prav? "V nekaterih primerih lahko nekoliko težje kolo na robu povzroči hitrejši čas, na primer na ravninski progi," pravi Paul Lew, direktor inovacij pri Reynolds Wheels. „Lahko koristi tudi kolesarju, ki večino svoje energije porabi za pritisk na pedala navzdol. Težje kolo lahko pomaga zapolniti manjkajočo silo v zadnjem in navzgornjem delu kadence tako, da prenese zagon kolesa do udarca navzdol.’
Ali se torej splača siru Bradu napolniti platišče s svincem, ko je junija poskušal doseči rekord Hour? Kaj pa običajni kolesarji na cesti? "Čeprav je res, da lahko nekoliko težje kolo povzroči hitrejši čas na povsem ravni progi, je to izjema in ne pravilo," pravi Lew. Na večini cestnih voženj se bo dodana teža izkazala za oviro in ne za korist: »Navsezadnje ima zagon, ki ga ustvari kolo, ki se uporablja za ustvarjanje učinka vztrajnika za povečanje hitrosti, za kolesarja svojo ceno. Kolesar bo ustvaril manj donosa in koristi od stroškov truda. Stroški ne bodo odtehtali dobička.’
Kaj pa manjša kolesa?
Zdi se, da se učinek vztrajnika težkih platišč obrestuje le v zelo specifičnih okoliščinah, medtem ko ima zmanjšanje teže platišč lahko resnične koristi pri vzpenjanju ali pospeševanju. In ker je vztrajnost večja, bolj ko je masa oddaljena od pesta, ali obstaja argument za uporabo manjših koles 650c namesto običajnih 700c? To je bil trend v triatlonu od zgodnjih do sredine devetdesetih let prejšnjega stoletja in raziskave so pokazale 8-odstotni prihranek teže z uporabo takšnega kolesa.
"Mislim, da vsako prednost izniči več dejavnikov, vključno z udobjem," pravi Arkesteijn. „Brenčanje s ceste je zaradi manjšega polmera močnejše.“Kolo 650c se mora tudi vrteti več kot kolo 700c (510 vrtljajev na kilometer v primerjavi s približno 475), kar pomeni več trenja. "Večji kolesar bo to brnenje občutil še močneje zaradi njihove dodatne teže," nadaljuje Arkesteijn. Nobeden od teh seveda ne upošteva aerodinamike. Težji obroč ima lahko prednosti, če se ta teža uporabi za ustvarjanje boljše oblike za rezanje skozi zrak. "Če ste velika enota in lahko vzdržujete svojo hitrost v hrib, je težje platišče za vas manjša škoda, ker boste uživali v večjem aerodinamičnem učinku," pravi Jonathan Day iz Strada Handbuilt Wheels."Vendar, če imate suhih 62 kg in blestite v plezanju, želite nekaj lahkega na robu, da povečate svojo hitrost v hrib."
Navsezadnje pa večina ljudi nima široke palete koles, ki bi ustrezala vsaki vrsti vožnje in razmeram na cesti. Torej, razen v zelo posebnih okoliščinah in popolnih pogojih, so lažja platišča na splošno boljša za povečanje vaše hitrosti in užitka. In kljub bolečini, ki para pljuča, in potokom znoja je to bistvo kolesarjenja.
