Itinigil namin ang mahusay na debate sa gulong sa pamamagitan ng pagkuha ng mga aklat-aralin sa agham
May nakakagulat na hanay ng mga gulong sa merkado, karamihan sa mga ito ay nagpapahayag na gagawin kang mas mabilis at mas mahusay. Marami ang gumagawa ng malaking bagay tungkol sa kung gaano sila kagaan, ngunit bihira nilang ipaliwanag kung saan sa gulong matatagpuan ang karamihan ng masa: ang hub o ang rim?
Napaisip kami nito. Kung mayroon kang dalawang gulong na may parehong kabuuang timbang at disenyo, ngunit ang isa ay may mas bigat sa hub at ang isa ay may mas maraming bigat sa rim, na magpapabilis sa iyo sa kurso ng isang karaniwang biyahe? Oras na para ilabas muli ang mga lumang aklat-aralin sa pisika.
Magsimula tayo sa inertia. Ang sandali ng pagkawalang-galaw ay gumagana sa prinsipyo na ang mass na mas malayo sa sentro ng pag-ikot ay mas mahirap iikot kaysa sa mass na malapit sa sentro ng pag-ikot. Sa pagbibisikleta, siyempre, ang dating ay nangangahulugang ang rim, ang huli ay ang hub. Ang Ikalawang Batas ng paggalaw ni Newton, kapag nauugnay sa umiikot na mga bagay, ay nagsasabi na α=t/i kung saan ang α ay rotational acceleration, t ay net torque at i ay moment of inertia. Sa madaling salita, mas mataas ang inertia, mas mabagal ang acceleration para sa parehong torque.
Marco Arkestijn, sport at exercise scientist sa Aberystwyth University, ay nagbibigay ng isa pang paraan ng pag-unawa sa inertia: 'Isipin ang isang figure skater na umiikot sa lugar na nakabuka ang kanilang mga braso. Umiikot sila sa gitnang bahagi ng katawan - ang bahaging nakatigil. Ito ang kanilang sentro ng pag-ikot. Sa pamamagitan ng pagpasok ng kanilang mga kamay sa kanilang katawan ay madaragdagan nila ang bilis ng pag-ikot. Ang ginagawa nila ay binabawasan ang masa na pinakamalayo sa gitna ng pag-ikot, na nagpapababa ng pagkawalang-galaw. Dahil pare-pareho ang enerhiya sa system, kasunod nito na tumataas ang angular velocity nila.’
Sa madaling salita, tila ang mas mababang timbang sa rim ay katumbas ng mas mabilis na mga acceleration dahil nangangailangan ito ng mas kaunting enerhiya upang maabot ang anumang ibinigay na bilis. Makikita mo ang bentahe nito kapag ang isang manuntok tulad ni Philippe Gilbert ay mabilis na umakyat - isang senaryo na na-verify na sa kalsada. Ang product manager ni Mavic, Maxime Brunand, ay nagsagawa ng isang eksperimento kung saan nagdagdag siya ng 50g sa dalawang set ng mga gulong – sa rim sa isang set, sa hub sa kabilang hanay – at may rider power na hanggang 500 watts sa 10% gradient at nakikita gaano katagal sila umabot ng 20kmh. 'Ang gulong na may dagdag na bigat ng rim ay tumagal ng limang beses na mas mahaba upang maabot ang 20kmh kaysa noong ginamit ang parehong rim sa flat,' sabi niya. 'Gamit ang mga gulong na may bigat na idinagdag sa hub, tumagal lamang ng apat na beses ang haba upang maabot ang katumbas nitong pahalang na bilis. Sa pangkalahatan, sa mga burol, nagiging mas mahalaga ang inertia.’ Naobserbahan din ng French team na sa flat ‘mas madaling mapanatili ang bilis’ gamit ang mga gulong na may dagdag na bigat sa rim.
Ang flywheel effect
Iyon ay nagdadala sa amin sa flywheel effect. Maaari bang ang isang mas mabigat na rim ay nagdadala ng momentum para sa isang sakay nang isang beses hanggang sa bilis, tulad ng isang lokomotive wheel na nagdadala ng momentum para sa isang steam engine? Sinira ni Ondrej Sosenka ang rekord ng Oras noong 2005, na sumasaklaw sa 49.7km. Ang Czech rider ay isa sa pinakamalalaking rider na sumakay nang propesyonal, na tumaas ang timbangan sa 90kg at may sukat na dalawang metro ang taas. Ang kanyang record-breaking na bike ay tumitimbang ng 9.8kg kasama ang isang 3.2kg na gulong sa likuran - ang dahilan ay, argued Sosenka, na habang ang isang mas mabigat na gulong ay mas matagal upang maabot ang pinakamataas na bilis, kapag naroon ay mas madaling manatili doon. Sa flipside, pinaghirapan ni Eddy Merckx na panatilihing magaan hangga't maaari ang kanyang buong bike kapag nakikipagkarera sa track.
So sino ang tama? 'Sa ilang mga kaso ang isang bahagyang mas mabigat na gulong sa gilid ay maaaring magresulta sa isang mas mabilis na oras, tulad ng sa isang patag na kurso,' sabi ni Paul Lew, direktor ng pagbabago sa Reynolds Wheels. 'Maaari rin itong makinabang sa isang siklista na ginagamit ang karamihan ng kanilang enerhiya sa pedal downstroke. Ang mas mabigat na gulong ay maaaring makatulong na punan ang nawawalang puwersa sa likuran at pataas na bahagi ng cadence sa pamamagitan ng pagdadala ng momentum ng gulong hanggang sa downstroke.’
Kaya sulit ba na i-load ni Sir Brad ang kanyang rim na may lead kapag sinusubukan ang Hour record noong Hunyo? At ano ang tungkol sa mga normal na sakay sa kalsada? 'Bagama't totoo ang bahagyang mas mabigat na gulong ay maaaring magresulta sa isang mas mabilis na oras sa isang ganap na patag na kurso, ito ang eksepsiyon, hindi ang panuntunan, ' sabi ni Lew. Sa karamihan ng mga rides sa kalsada, ang dagdag na bigat ay magpapatunay na isang hadlang sa halip na isang benepisyo: 'Sa huli, ang momentum na nabuo ng isang gulong na ginagamit para sa layunin ng paglikha ng isang flywheel effect upang palakasin ang bilis ay may gastos sa siklista. Ang siklista ay makakapagtanto ng mas kaunting kita at benepisyo kaysa sa halaga ng pagsisikap. Ang halaga ay hindi hihigit sa pakinabang.’
Paano ang mas maliliit na gulong?
Mukhang ang epekto ng flywheel ng mabibigat na rim ay nagbabayad lamang ng mga dibidendo sa mga partikular na sitwasyon, samantalang ang pagbabawas ng bigat ng mga rim ay maaaring magkaroon ng tunay na mga benepisyo sa tuwing umaakyat o bumibilis. At dahil ang pagkawalang-galaw ay tumataas nang mas malayo ang masa mula sa hub, mayroon bang argumento para sa ating lahat na gumagamit ng mas maliliit na 650c na gulong sa halip na sa karaniwang 700c? Ito ay isang trend na nakita sa triathlon noong unang bahagi ng kalagitnaan ng 1990s at ang pananaliksik ay nagpakita ng 8% na pagtitipid sa timbang gamit ang naturang gulong.
‘Sa tingin ko ang anumang kalamangan ay tinatanggihan ng ilang mga kadahilanan, kabilang ang kaginhawaan, ' sabi ni Arkesteijn. ‘Ang buzz mula sa kalsada ay mas matindi dahil sa mas maliit na radius.’ Ang isang 650c na gulong ay kailangan ding umikot ng higit sa 700c (510 na pag-ikot bawat kilometro kumpara sa 475 na humigit-kumulang) na nangangahulugang mas maraming friction. 'Madarama ng mas malaking rider ang buzz na iyon nang mas matindi dahil sa kanilang dagdag na timbang,' patuloy ni Arkestijn. Ang wala sa mga ito ay isinasaalang-alang, siyempre, ay aerodynamics. Ang isang mas mabigat na rim ay maaaring mag-alok ng mga pakinabang kung ang timbang na iyon ay ginagamit upang lumikha ng isang mas mahusay na hugis upang i-ukit sa hangin. 'Kung ikaw ay isang malaking unit at kaya mong hawakan ang iyong bilis sa isang burol, ang isang mas mabigat na gilid ay hindi gaanong disbentaha sa iyo dahil masisiyahan ka sa isang mas malaking aerodynamic effect, ' sabi ni Jonathan Day ng Strada Handbuilt Wheels.‘Gayunpaman, kung ikaw ay isang payat na 62kg at mahusay kang umakyat, gusto mo ng magaan sa gilid para ma-maximize ang iyong bilis na umakyat sa burol.’
Gayunpaman, karamihan sa mga tao ay walang hanay ng mga gulong na mapagpipilian upang umangkop sa bawat uri ng biyahe at kundisyon ng kalsada. Kaya, maliban sa napaka-espesipikong mga pangyayari at perpektong kondisyon, ang mas magaan na mga rim ay karaniwang mas mahusay para sa pag-maximize ng iyong bilis at kasiyahan. At sa kabila ng kirot na nakakasira sa baga at mga agos ng pawis, iyon ang ibig sabihin ng pagbibisikleta.
