Re: [問題] 公路車速度快的原因？

看板bicycle (單車腳踏車)作者biciuomo (Road rider)時間19年前 (2005/06/10 12:41)推噓4(4推 0噓 3→)

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※ 引述《astonic (蟑螂)》之銘言： : 騎公路速度快感覺似乎很爽XD : 請問速度之所以能那麼快的原因是因為什麼呢？ : 騎乘低風阻？（姿勢） : 輪胎細？ : 齒輪比？ : 抱歉我對單車實在是門外漢，想請問看看，感謝:p 如果是在平路上以定速前進，那麼重量和速度一點關係也沒有，只有在加速和爬坡時才會牽涉到車重的問題，公路車儘管可用的齒比比登山車高，但是這和效率也沒有關係，公路車之所以省力、有效率，還是要歸因於低風阻和低滾動阻力。風阻的差異比較容易瞭解，倒是滾動阻力的問題我想藉此說明一下供大家參考，因為常常有人將滾動阻力與摩擦力混為一談，在各單車板上也少有人做深入的探討。當單車的輪子靜止不動時，外胎接地面受到的作用力會指向輪子的中心，但是當車輪向前滾動，在接地點前方的作用力會大於接地點後方的作用力。這個現象是來自外胎與內胎受力變形時，材料的內部阻尼(hysteresis)會使得壓縮力大於回彈力。舉例來說，當你壓縮一根彈簧，然後讓它回復原狀，壓縮與回彈時手掌所受到的壓力幾乎相同。但是如果把彈黃換成一塊橡膠，就會發現橡膠回彈的力量比不上壓縮時所需的力量，這就是橡膠內阻尼的效果。輪子向前滾動時，接地點前方受力壓縮，接地點後方則回彈，因為內阻尼的關係使得前方的作用力大於後方的作用力，而合成的效果會使得合力指向後方，這就是滾動阻力的來源。這個原理在大部分的靜力學教科書中都會提到，如果以P表示滾動阻力，a表示滾動阻力係數，W為輪子的負載，r是輪子半徑，則P=Wa/r。由此可知當人加車的重量越重時，滾動阻力越大，輪徑越大，滾動阻力越小。而a值則牽涉到胎壓，胎寬，胎面厚度與胎面設計等種種因素。提高胎壓會使得接地面變小，因此接地點前後長度縮短，形成的合力方向會比較接近垂直，從而降低滾動阻力。較厚的胎面以及登山車外胎上的顆粒在變形時造成更多的內阻尼，加上登山車的胎壓遠低於公路車，因此公路車胎的滾動阻力比登山車胎小的多。還有前面說到輪徑的因素也使得輪徑較大的公路車又比登山車多了一些優勢。至於實際上滾動阻力到底會差多少呢？底下這個連結可以比較一些公路車胎與登山車胎的滾動阻力測試數據： http://www.terrymorse.com/bike/rolres.html 在公路車胎的圖表中(http://www.terrymorse.com/bike/imgs/rolres.gif) 橫軸是胎壓(1 kg/cm^2 約等於14.2 psi)，縱軸是滾動阻力(公克)，負載是50kg 有兩條曲線上面有圓圈和三角的是管胎，其他是open胎，有趣的是，管胎的表現並不是非常突出，因為黏管胎用的胎膠本身也是內阻尼很大的東西哦！另外值得注意的一點是，當胎壓超過8kg/cm^2(約115psi)，滾動阻力下降的幅度變得很小，這可以告訴我們，一味打高壓對於騎乘效率幫助不大，反而會影響操控與舒適性。對照一下登山車胎的部分(http://www.terrymorse.com/bike/imgs/rolres26.jpg) ，這張圖表胎壓的單位就是psi了，不過測試負載是30kg，所以我們將這裡的數據乘上 1.67再和公路車胎的數據做比較，在80psi下表現最好的登山車胎(光頭胎不算)產生 440g的滾動阻力，乘上1.67後是730g，而在打到一般正常100psi(7kg/cm^2)胎壓的公路車胎中表現最差的(Specialized Turbo 25)則是350g左右，兩相比較之下差距非常明顯！滾動阻力有730g的情況下，以時速25km前進，消耗的功率就有(P=Fv) 25000m/hr / 3600s * 0.73kg * 9.8 N/kg = 49.7 W , 再假設人車總重80kg，就還要乘上80kg/50kg,因此滾動阻力消耗了49.7*1.6=79.5 W 之多！而一般人持續的輸出功率能到300W就已經很強了，可見滾動阻力對騎乘效率的影響有多大。以上內容如有謬誤還請各位前輩指正，謝謝 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 140.117.16.76