なぜバイクの重量を減らすと速度にそのような影響があるのですか？

バイクの重量の物理を理解しようとしています。私は11キロのロードバイクから8キロのロードバイクに切り替えました（明らかに2つのバイクには重量以外にも多くの要素と違いがあります）、軽量化のメリットに気づきました。しかし、私はそれを理解するかどうかはわかりません。

たとえば、私の合計重量が8 + 75で、合計重量が83Kgだとします。これと86Kgの違いはごくわずかですが、一見すると私が予想する以上に違いが出るようです。

合計重量が同じになるように、パックまたは特に重いビドン/サドルパックを運ぶことで総重量を均等にできるとしたら、なぜ軽いバイクは常に速く見えるのですか？

回転質量について何か読んだことがあります。これは、重力で感知されたときの総重量ではそれほど効果がないことを示しているようですが、可動部分、つまり車輪と同等の持ち上げ力があるため、実際には車輪の重量です。前進の勢いを生み出すには、実際にはホイールの半分を持ち上げる必要があるため、これが主な要因です。これは一種のジャイロスコープの影響ですか？それにより、ホイールを回すのが簡単になるほど、速く移動できますか？

平地での自転車の2つの主要な「ドラグ」は、タイヤの転がり抵抗と、自転車とライダーの風抵抗です。

一般に、ある程度までは、トレッドがより滑らかなタイヤと同様に、圧力が高いタイヤは転がり抵抗が低くなります。タイヤの幅も考慮に入れられますが、主にそれが圧力とトレッドにどのように影響するかという点でです。

風の抵抗は、タイヤの幅、スポークの数、チューブのサイズ、ライダーの位置に影響されます。一般的に、バイクの「レーシー」が増加すると、タイヤの幅とスポークの数が減少し、ライダーの位置がより伏せられます（したがって、より空気力学的になります）。チューブのサイズは大きく変動する傾向はありませんが（鋼鉄->アルミニウム->カーボンになるにつれて実際に増加する可能性があります）、その影響はわずかであり、フレームデザインの微妙な違いがより重要になる可能性があります。

人間工学に基づいた変更もある可能性があります。たとえば、より疲労しやすいライディングポジションは、ピークパワー出力の方がやや優れています。

ベアリングの品質はほとんど考慮されていません。安価なベアリングでさえ損失は非常に低く、それらと最高級のベアリングとの間の抗力の差は測定可能ではないでしょう。（より大きな違いは耐久性です。）

自転車の重量は、「登る」必要がある場合（および転がり抵抗の場合はごくわずか）に計算に入れられますが、ほとんどの場合、ルートが0.5％ほど上下しないルートはまれです。その0.5％は、安定した速度を維持するために必要なパワーを、デッドレベルのコースで約10％増加します。しかし、上記の2つのバイクの3KGの差は、その0.5％のスロープで約0.4％のパワーの差になります。

物理学のいくつかは単純です。質量mのオブジェクトを上り勾配で移動するには、重量に比例した量の作業が必要です。これは、質量×重力加速度×変位W = mgdです。したがって、重い自転車の場合は、より多くの作業が必要になります。また、一定の時間内に同じ上昇時間で上昇させるには、より多くの平均パワーが必要です。

しかし、同じ重みの実験でこの物理的効果が存在しない場合、それは単に知覚または別の物理的現象です。また、これは登山に限定されます。

あなたが加速しているとき、あなたの車輪の角加速度は要因です。ホイールの角速度を上げるためにトルクをかけると、慣性モーメントが要因になります。これは基本的に、質量と軸からの距離の計算です。フィギュアスケート選手が腕を伸ばして回転し、引き込んでより速く回転することを考えてください。車輪の重力は、上記で説明した別の考慮事項です。

プレイ中の別の物理現象は、空力抵抗です。最も単純なモデルでは、これは断面積、二乗された速度、抗力係数に比例します。空力性能に優れた重量のある自転車は、全体的に効率がよいと言う人もいます。ライダーとの合計重量を考えると、これは十分な速度で当てはまる可能性があります。

最後に、軽量バイクにはさまざまなフィット要因があり、それにより、より簡単で効率的に感じることができます。フィット感がより空力的に有利なポジションにあなたを置くかもしれません。しかし、適切に取り付けられた自転車では気分が良くなります。

古いホイールと荷物が入った新しい自転車を試してください。それでもまだ速く感じる場合は、それはあなたによりよくフィットしているからです。

以下はジャンクサイエンスです。

動いている表面の動摩擦が効いてくる-8kgは11kgのバイクよりも高品質のコンポーネントを持っているので、ベアリングに影響を与えると私は考えた。

自転車のパワートレインの機械的損失はごくわずかです。レベルで速く走っている場合、ほとんどの作業は空気抵抗に反しています。つまり、速度の変化としてゲインの平方根しか得られません。したがって、かなり良いバイクとこの領域の優れたバイクの違いは、1.01のsqrtのようなものになります...

タイヤは別の要因です-私の軽量炭素繊維ロードバイクは、重い鋼の通勤自転車よりも明らかに速いですが、ロードバイクは、通勤時に80psiではるかに重い（耐パンク）32mmタイヤと比較して、23mmの軽量タイヤ（110psi）を持っています。自転車なので、ほとんどの違いはホイール（そしてロードバイクの空気力学的な位置）にあると思います。–ジョニー2013年10月21日19:51

セミジャンク。レーサーはパンク防止とタイヤの耐久性のためにスピードと通勤者を起動するため、通勤自転車はより高いRRタイヤを備えている可能性があります。

剛性も考慮に入れられます。BB領域が硬いほど、フレームのフレックスで失われるパワーが少なくなります。いくらだったとは言えなかった。しかし、クライミングのための質量の減少、剛性の増加、およびホイールへのパワーの増加による摩擦の減少は、おそらく注目に値するものになります。

はい、それは自転車の雑誌が広告主にもっと高価なCF自転車を買う理由であるとあなたが言う何かです。しかし、ラボのテストではそれが示されていません。実際、特にクライミングでは、より柔軟なフレームの方が高速になる可能性があります。これは、フレックスがフレームをスプリングスムージングパワートランスミッションとして機能させるためです。

http://janheine.wordpress.com/2011/02/27/a-journey-of-discovery-part-5-frame-stiffness/

http://bikemagic.com/how-to/mountain-bike-maintenance/stiffness-and-the-sean-kelly-paradox.html

...超硬いバイクはエリートスプリンターには最適ですが、他のすべての人にとっては高価で不快なお金の無駄遣いです。

あなたが加速しているとき、あなたの車輪の角加速度は要因です。

それは要因ですが、信じられないほど小さなものです。サイクリストがパフォーマンスについて信じているすべての愚かなことの中で、ホイールの重量が大きな影響を与えるという考えは、誰もが反対の証拠を見ているので、おそらく最も愚かです。脱線機で作業し、ペダルを回すと、ホイールが速度を上げるのに大きな抵抗がありますか？いいえ、それは瞬時です。また、革の手袋を着用している場合は、ブラシを手で使って、ホイールがrpmで20mphで動くのを止めることができます。これらは両方とも、ホイールを回転させるのに必要なエネルギーが小さいためです。（これには公式があります-あなたは高校でそれを学んだはずです！）

ホイールの最悪のケースは、運動エネルギーのために非回転質量のエネルギーの2倍を必要とすることです。したがって、2kgのホイール、10kgのフレーム、50kgのライダーの場合、4〜10〜50になります。抵抗力のある現実的なケースを考えると、ホイールの質量の影響はさらに小さくなります。

私はバイクの重量の物理を理解しようとしています。私はちょうど11Kgのロードバイクから8Kgのロードバイクに切り替えました（明らかに、2つのバイクには重量以外にも多くの要素と違いがあります）、軽量化のメリットに気づきました。しかし、私はそれを理解するかどうかはわかりません。

..そのため、重量による違いにまったく気づきませんでした。それは自転車のマーケティングがあなたにそうするように言っているからです。

私の推測では、プラセボと転がり抵抗の混合が発生したと思います。同じ幅とカテゴリのタイヤでも、RRが約50％異なる可能性があります。

実際には速度に大きな影響はありません。あなたが乗っているとき、それはあなたが扱っている自転車の重量だけではないことを覚えておいてください。それはまた、ライダーの体重であり、あなたが運ぶものは何でもあります。合計すると、数ポンドの減量は、総重量の5％の減少を超えることはめったになく、通常は1〜2％程度です。

自転車から1ポンドを落とすことが大きな違いを生むと考えている場合は、次に自転車に乗っているときに、完全なウォーターボトルを自転車から放り投げて、急激に速くなるかどうかを確認します。あなたはしません。レース結果はこれを裏付けます。2012年のツールドフランスと1982年のツールドフランスの平均速度を見てみましょう。その30年のギャップの間に、平均的なバイクは重量が6ポンド（25-30％！）以上減りましたが、平均速度は1mph未満しか上がっていません。また、自転車もより空力的になり、チームは戦術でより協調的になり（ラジオとチームカーのライブTVフィードのおかげで）、ライダーはより高い精度でトレーニングし（'82年にはパワーメーターはありませんでした）、ライダーは来るようになりましたツアーへの参加は、レーシングスケジュールが短いため、休憩時間を短縮できます。

軽い自転車は、主にプラセボ効果により軽く感じます。また、バイクの方が速い場合、それが軽量化によるものかどうかを判断するのは困難です。それを実際に測定する唯一の方法は、2つの完全に同一の自転車を取り、1つに重量を加えてから、パワーメーターでキャプチャされたデータを使用して二重ブラインドテストを行うことです。人々はこれらの研究を行っており、その結果は、体重はほとんどの人が考えている大したことではないことを示しています。

そうは言っても、軽いバイクはもっと楽しいです。彼らはただです。;）