作者biciuomo (Road rider)
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标题Re: [问题] 公路车速度快的原因?
时间Fri Jun 10 13:54:57 2005
※ 引述《astonic (蟑螂)》之铭言:
: 骑公路速度快感觉似乎很爽XD
: 请问速度之所以能那麽快的原因是因为什麽呢?
: 骑乘低风阻?(姿势)
: 轮胎细?
: 齿轮比?
: 抱歉我对单车实在是门外汉,想请问看看,感谢:p
如果是在平路上以定速前进,那麽重量和速度一点关系也没有,只有在加速和爬坡时才
会牵涉到车重的问题,公路车尽管可用的齿比比登山车高,但是这和效率也没有关系,
公路车之所以省力、有效率,还是要归因於低风阻和低滚动阻力。
风阻的差异比较容易了解,倒是滚动阻力的问题我想藉此说明一下供大家参考,因为常
常有人将滚动阻力与摩擦力混为一谈,在各单车板上也少有人做深入的探讨。
当单车的轮子静止不动时,外胎接地面受到的作用力会指向轮子的中心,但是当车轮向
前滚动,在接地点前方的作用力会大於接地点後方的作用力。这个现象是来自外胎与内
胎受力变形时,材料的内部阻尼(hysteresis)会使得压缩力大於回弹力。举例来说,当
你压缩一根弹簧,然後让它回复原状,压缩与回弹时手掌所受到的压力几乎相同。但是
如果把弹黄换成一块橡胶,就会发现橡胶回弹的力量比不上压缩时所需的力量,这就是
橡胶内阻尼的效果。轮子向前滚动时,接地点前方受力压缩,接地点後方则回弹,因为
内阻尼的关系使得前方的作用力大於後方的作用力,而合成的效果会使得合力指向後方
,这就是滚动阻力的来源。这个原理在大部分的静力学教科书中都会提到,如果以P表示
滚动阻力,a表示滚动阻力系数,W为轮子的负载,r是轮子半径,则P=Wa/r。由此可知
当人加车的重量越重时,滚动阻力越大,轮径越大,滚动阻力越小。而a值则牵涉到胎压
,胎宽,胎面厚度与胎面设计等种种因素。提高胎压会使得接地面变小,因此接地点前
後长度缩短,形成的合力方向会比较接近垂直,从而降低滚动阻力。较厚的胎面以及登
山车外胎上的颗粒在变形时造成更多的内阻尼,加上登山车的胎压远低於公路车,因此
公路车胎的滚动阻力比登山车胎小的多。还有前面说到轮径的因素也使得轮径较大的公
路车又比登山车多了一些优势。至於实际上滚动阻力到底会差多少呢?底下这个连结可
以比较一些公路车胎与登山车胎的滚动阻力测试数据:
http://www.terrymorse.com/bike/rolres.html
在公路车胎的图表中(
http://www.terrymorse.com/bike/imgs/rolres.gif)
横轴是胎压(1 kg/cm^2 约等於14.2 psi),纵轴是滚动阻力(公克),负载是50kg
有两条曲线上面有圆圈和三角的是管胎,其他是open胎,有趣的是,管胎的表现并不是
非常突出,因为黏管胎用的胎胶本身也是内阻尼很大的东西哦!另外值得注意的一点是
,当胎压超过8kg/cm^2(约115psi),滚动阻力下降的幅度变得很小,这可以告诉我们,
一味打高压对於骑乘效率帮助不大,反而会影响操控与舒适性。
对照一下登山车胎的部分(
http://www.terrymorse.com/bike/imgs/rolres26.jpg)
,这张图表胎压的单位就是psi了,不过测试负载是30kg,所以我们将这里的数据乘上
1.67再和公路车胎的数据做比较,在80psi下表现最好的登山车胎(光头胎不算)产生
440g的滚动阻力,乘上1.67後是730g,而在打到一般正常100psi(7kg/cm^2)胎压的公
路车胎中表现最差的(Specialized Turbo 25)则是350g左右,两相比较之下差距非常明
显!
滚动阻力有730g的情况下,以时速25km前进,消耗的功率就有(P=Fv)
25000m/hr / 3600s * 0.73kg * 9.8 N/kg = 49.7 W , 再假设人车总重80kg,就还要
乘上80kg/50kg,因此滚动阻力消耗了49.7*1.6=79.5 W 之多!而一般人持续的输出功率
能到300W就已经很强了,可见滚动阻力对骑乘效率的影响有多大。
以上内容如有谬误还请各位前辈指正,谢谢
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1F:推 brokenleg:其实定速的话也有差 因为有摩擦力:P 220.133.8.111 06/10
2F:推 biciuomo:no,与地面的静摩擦力不会消耗能量... 140.117.16.76 06/10
3F:推 colebird:车子在跑的时候并不是只有磨擦力,还有轮胎滚动 211.72.42.37 06/10
4F:→ colebird:的阻力,有不少是来自於轮胎的压缩程度,以及 211.72.42.37 06/10
5F:→ colebird:转轴零件在荷重时的阻力,这也就是为什麽体重重 211.72.42.37 06/10
6F:→ colebird:的人平路滑行距离会比体重轻的短(车况一样下) 211.72.42.37 06/10
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