Opory toczenia - koła duże vs koła małe

[bzaborow]

Opory toczenia przede wszystkim zależą od szerokości powierzchni styku: w czasie jazdy opona "szoruje" asfalt z tą samą prędkością w każdym punkcie styku. Skoro opona ma różny obwód w zależności od położenia od środka bieżnika, to traci się określoną ilość energii na pokonanie tarcia ze środka i z krawędzi (bo koło faktycznie kręci się z prędkością "pomiędzy").
Opór związany z uginaniem opony wzdłuż (siła potrzebna do zgięcia opony) jest wielokrotnie mniejsza od tarcia o podłoże.

Skoro czepiam sie wszystkiego w tym watku, to i tego sie przyczepie: to co sugerujesz jest sluszne przy zalozeniu, ze opona nie jest skracana ani rozciagana wzdluz obwodu kola, tzn ze tarcie statyczne opony jest duzo mniejsze niz sila potrzebna na zgniatanie/rozciaganie gumy. Nie wydaje mi sie, zeby to bylo do konca sluszne, opona nie jest w zaden sposob uodporniana na zgniatanie czy rozciaganie wzdluz obwodu kola pod bieznikiem (jedynie przy obreczy sa nierozciagliwe druty). A gdy opona ma gleboki bieznik to sam bieznik potrafi pod niewielkim naciskiem sie ugiac/przesunac o podobna odleglosc co wysokosc bieznika. Poza tym, w takiej sytuacji opony wycieralyby sie glownie na samym srodku (ta czesc opony musialaby sie przesuwac przeciwnie do kierunku jazdy, ze wzgldu na wiekszy obwod) oraz na samych brzegach (ta by sie poruszala do przodu, ze wzgledu na mniejsza dlugosc od sredniego obwodu). Ja takiego zjawiska nie zaobserwowalem, przynajmniej u siebie - jest zwykle rownomierne na srodku a zupelnie na brzegach mniejsze. Choc to moze wynikac po czesci z tego, ze kolo rowerowe prawie nigdy nie jedzie dokladnie prostopadle do powierzchni drogi.

I jeszcze z szerokoscia sie nie zgodze - znaczenie ma roznica dlugosci obwodow opony w poszczegolnych miejscach styku. A ta nie zalezy od srednicy kola, a od szerokosci opony zalezy odwrotnie (bardzo szeroka opona bedzie praktycznie plaska na powierzchni styku, a bardzo waska bedzie okragla, przy zalozeniu tego samego cisnienia). Oczywiscie przy (niezbyt realnym) zalozeniu ze opona ma przekroj dokladnie okragly/eliptyczny.

[pajak_gdynia]

Czepiasz się
Oczywiście, że opona się deformuje. W zależności od typu opony natura wybiera zawsze mniejsze zło: na gładkich będzie to szorowanie asfaltu, na klockach będzie to buczenie z powodu uginania.
Skoro deformacja jest niemile widziana (bo to oczywista strata energii), to dlatego stosuje się oploty o dużej gęstości i małe ilości gładkiej i twardej gumy.

Im szersza opona, tym elipsoida styku jest szersza. Faktycznie tarcie na jednostkę jest mniejsze (bo różnice obwodów są mniejsze), ale jednostek jest więcej i sumarycznie wychodzi gorzej (dawno temu.. liczyłem dokładnie tego typu zadanie). Aczkolwiek.. jak opona nie jest faktycznie toroidalna.. to się nie wypowiadam w kwestii pochylenia (bo już całkować nie potrafię )

[bzaborow]

Czepiasz się
Oczywiście, że opona się deformuje. W zależności od typu opony natura wybiera zawsze mniejsze zło: na gładkich będzie to szorowanie asfaltu, na klockach będzie to buczenie z powodu uginania.
Skoro deformacja jest niemile widziana (bo to oczywista strata energii), to dlatego stosuje się oploty o dużej gęstości i małe ilości gładkiej i twardej gumy.

Im szersza opona, tym elipsoida styku jest szersza. Faktycznie tarcie na jednostkę jest mniejsze (bo różnice obwodów są mniejsze), ale jednostek jest więcej i sumarycznie wychodzi gorzej (dawno temu.. liczyłem dokładnie tego typu zadanie). Aczkolwiek.. jak opona nie jest faktycznie toroidalna.. to się nie wypowiadam w kwestii pochylenia (bo już całkować nie potrafię )

Szorowanie tez jest niemile widziane, bo to oczywista strata i energii i przyczepnosci Ale poniewaz mi tez sie nie chce glowic nad tym jak to dokladnie policzyc, to mozemy uznac, ze sie faktycznie czepiam

[Mociumpel]

Trochę po czasie i bez matematycznych dywagacji a jedynie potwierdzenie empiryczne pewnych teorii - jeśli warunki idealne tj. twardy równy asfalt i koła 28 i 20 pompowane na duże ciśnienia (nie powodujące znaczących odkształceń gumy czyli jej miętoszenia mechanicznego) np. 6-7 atm. to w zasadzie opór toczenia jest podobny, zaś w przypadku warunków nieidealnych np. ścieżka w terenie i na dodatek wysypana żwirem (czyli mnóstwo drobnych nierówności o które "potyka się" opona) to mniesze koło będzie miało niezależnie od ciśnienia znacząco wyższe opory toczenia.
"Dowód" empiryczny:
1. jest ścieżka po wale do wyspy opatowickiej miejscami posypana na długich odcinkach żwirem - razem pare  kilometrów
2. wybrzeże Wyspiańskiego wzdłuż odry kole PW wyłożone kostką jest - nie jest to ideał ale w porównaniu ze żwirem róna niemal jak stół

Teraz doświadczenie - ja jadący po żwirówce  ile sił  w nogach za coraz bardziej oddalającym się góralem ... niestety strata na dystansie 2-3 km była na tyle spora że dogoniłem go dopiero na kostce - wyraźnie odstawałem a kierowanie i równa jazda wymagała sporej koncentracji i siły - utrzymanie 32-34 było możliwe ale ... trudne.
Kiedy już myślałem że to koniec "próby" wjechałem na kostke na wyspianskiego i ... stał się cud - pałer wrócił a góral jakby stawa się bliższy i bliższy. Na liczniku prędkość wzrosła do 39-40 a góral najpierw się zrównał a potem zostawał w tyle ...
Po przejechaniu ok. kilometra odpuściłem.
Ponieważ całość odbywała się na tym samym przełożeniu więc po powrocie do domu przeanalizowałem na spokojnie sytuacje i wyszło, że z moim pałerkiem w tamtym momencie ograniczeniem na żwirze był sprzęt czyli mniejsze niż w góralu koła natomiast na kostce nie miały ona tak dużego znaczenia - tym bardziej, że prędkość na kostce wzrosła znacząco (lżej mi się jechało) co pozwoliło wyprzedzić górala.
Ot taki drobny kamyczek empiryczny do teorii że małe na równym nie jest gorsze od dużego - przynajmniej na krótkim dystansie

[tomek70]

Zgadzam się w 100 % kiedyś zawsze miałem rowerki na koło 26" w jednym swoim mbb zmieniłem to znaczy pierwsze był na 26" później przerobiłem na 28" Jakież było moje zdziwienie jak wjechałem na jakąś łąkę z wysoką trawą do tego gdzie byłem pewny że nie przejadę .Tym samym rowerkiem na 28" pomykałem po tej łące leciutko przy kołach 26" to niewykonalne ,tu i tu cienkie oponki. Rower natomiast na koło 26" lepiej się toczy od 28" a już najlepiej na 20" co zauważyli też moi koledzy z pracy obserwując kolejne moje wynalazki. Co do tego że kolaże używają kół 28 też kiedyś myślałem  że to najlepsze koła dziś tak nie uważam to raczej kwestia  przełożeń i przepisów swoją drogą jak by zbudować kolarzówkę na koła 20"  ciekawe jakie były by osiągi

[Mociumpel]

Tak se odświeżam linki sprzed lat i mam - gdzieś ktoś pytał - odnalazłem dwa źródła i oto jest:
http://www.moultonbicycles.co.uk/heritage.html#recordsracing
rower na mikrokółkach, do tego amortyzowany składak i proszzz - same rekordy ...
Warto spojrzeć na zdjęcia z tamtych lat - te giganty kolarskie na tych dziwnych rowerkach wyglądające jak słoń na ogórku ... ale jakie prędkości hoho ...
Chopaki - liczy się noga - bez wytrenowanej nogi choćbyśmy nie wiem jak wydziwiali nad oporami to DA SIĘ stworzyć pojazd na niemal dowolnym wymiarowo kole który będąc pod odpowiednio mocnym zawodnikiem nie dość że DA RADĘ to jeszcze zaprzeczy MITOM ulicy jakoby małe kółka = mała prędkość, a wielkie drogie i ultralekkie = "samo lepo ultrahero miodzio malinowe i am"
Oczywiście po płaskim asfalcie bo DH na poziomce uznaję za fantastykę głębokourazową niskich lotów.

[Aslu]

Mieszkałem sobie kiedyś w miejscowości, położonej na wzniesieniu...
taka sobie górka, 1km podjazdu albo zjazdu, przewyższenie 33m ... Zjeżdżając na rowerku z kołami 26" oraz na składaku z kołami 20" kołami" , opony uniwersalne... , jazda swobodna, bez kręcenia pedałami, takie same warunki, i co?
Wyniki z okresu letniego... , sprawdzałem możliwości obu maszyn.
Osiągnięta prędkość w okolicy możliwości obu maszyn...
Na rowerku z kołami 26",osiągnięta prędkość w okolicy 38km/h ...
Na rowerku z kołami 20",osiągnięta prędkość w okolicy 27 km/h ...
Co ma wpływ na takie wyniki?
Opory powietrza...? Opory toczenia ...?
To, chyba za duże różnice aby te czynniki miały taki  wpływ na wyniki?
A może to tak, że aby przejechać dany , jednakowy dystans. Koła mniejsze mają do wykonania , większą pracę niż koła większe...
Czyli... wieksza praca => wiekszy wysiłek  => mniejsza predkość
           mniejsza praca => mniejszy wysiłek => większa predkość
Może ktoś, potrafi to potwierdzić wyliczeniami ...?

[Mociumpel]

Nie znalazłem nic o zawierałoby równie szeroki zakres kół do porównań - niemniej dla sprawdzenia porównawczego nada się (stare bo stare ale jest dużo i przekrojowo)
http://www.legslarry.beerdrinkers.co.uk/tech/JL.htm
Tabelka zawiera praktycznie wszystkie dostępne wymiary kół pompowanych na różne ciśnienia i obciążane dwoma masami (rower plus cyklista)
Dla porównania - straty/moc tracona dla prędkości - nazwijmy je - przelotowa/chwilowa dłużej trzymana/maksymalna dłużej trzymana:

Nazwa opony                     ISO   ETRTO      PSI   Wsp. op.     32,5km/h       40,6 km/h        48,7km/h
Tioga Comp Pool (new)      406   47-406   110    0,0069       50,8W             63,5W           76,2W
Michelin Axial Supercomp   622   23-622   110    0,0046       33,7W             42,2W           50,6W

Powyższe to oczywiście wybrane "te lepsze wyniki" niemniej realne do pokazania że przy dobrych oponach przy danej prędkości - wąskie/wysokie i małe/grube to straty mocy na oporach toczenia opony danego typu, nie są o RZĄD wielkości (czyli x10) wyższe tylko ok. 15/20/25W większe dla danych prędkości na niekorzyść małych/grubych kółek.

Dla porównania:
http://www.m5-ligfietsen.nl/site/EN/Models/20_20_Fatty/ - dla 250W uzyskiwana prędkość zmierzona to 41km/h
http://www.m5-ligfietsen.nl/site/EN/Models/26_26_and_26_20_high_bar/ - dla 250W uzyskiwana prędkość zmierzona to 39km/h

Dla uproszczenia można przyjąć, że oba osiągają prędkość dla 250W ok. 40/km/h
Z powyższego uproszczonego ale potwierdzonego porównania można stwierdzić:
1. dla 40 km/h dla wąskich grubych strata mocy na oporach toczenia wobec cienkich/wysokich wynosi ok. 20W
2. 20W RÓŻNICY strat wobec 250W mocy potrzebnej do uzyskania tych 40km/h stanowi ok. 8% - przyjmijmy 10% w zaokrągleniu.
3. Pytanie czy jest to dużo? i czy w jakiś mierzalny sposób wpływa na ogólne pojęcie/mit że małe grube to same straty?

Wg mnie oznacza to jedno - na dystansie 100 km małe/grube będzie odstawało ok. 10 km lub inaczej na każdy przejechany kilometr będę odstawał o jakieś 100 metrów, lub na każdy kilometr przy 40km/h będę miał ok. 8-9 sekund straty ...
Realnie - cienkie/wysokie jest do wyścigów po TWARDYM lepsze !!! ... o 10% - a i to tylko w ruchu jednostajnym, długim, prostym bez nagłych zwrotów akcji typu zatrzymanie, przyspieszenie, nawroty. W takich przypadkach małe/grube bardziej zwrotne lepiej przyspieszające może niwelować straty - stąd prawdopodobnie dlatego składaki Moultona w kryteriach ulicznych z licznymi nawrotami i przyspieszeniami mogły nawiązywać równorzędną walkę z ówczesnymi kolarzówkami będącymi synonimem prędkości ale niekoniecznie zwrotności ...

Ale .. czy należy wykluczać niskie/grube - niestety to już gadka na inny temat - małe grube oznacza większą poręczność (relatywnie małe wymiary), zwrotność, większe przyśpieszenie oraz parę innych cech, które dla użytkujących truskawkę np.  SWB w mieście mogą zdecydowanie przeważać szalę na korzyść niskich/grubych kółek ...
Powyższe to tylko opory toczenia kół i ich wpływ moim zdaniem na "ogólna niekorzyśc" małych/grubych, nie sa brane pod uwagę klasa osprzętu sposób siedzenia itd. itp. - te biora się z pomiarów a tych niestety żaden z nas raczej nie poczyni w sposób obiektywny.

Reasumując - strata tych 10% nie boli mnie tak bardzo bo wiem, że nie będąc wyczynowcem wystarcza mi cos pomiędzy 30-40km/h komfortowej i wygodnej jazdy przez 6-8h ...

Wszelkie teorie jakoby opory toczenia między kołami 20 cali a 28 cali wynoszące 30% wpływały ZNACZĄCO (czyli również 30%) na osiągi (czyli głównie prędkość) uważam za bzdurne i wyssane z palca - opory toczenia są jedną ze składowych oporów a wynikowo i tak moc strat jest tą, która wpływa ("odejmuje się" od mocy całkowitej dla danej prędkości) na wynik ostateczny i wynosi dla płaskich twardych i długich prostych ok. 10%.

W każdym razie to moja teoria bo najważniejsza jest NOGA, a te 10% mogę nadrobić lepszym treningiem kondycyjnym, który da, podkreślam, dobrze przygotowanemu amatorowi satysfakcję większą niż trenującemu 15 lat zawodowcowi typu Kwiatkowski - nie mam tyle czasu co on a zarabiam inaczej ...

PS. obecne grube oponki typu Big Apple mają niższe opory/współczynnik oporu toczenia.
Moje 20x2.20 Maxxis DTH to przy 110 PSi ok. 0,0040 (czyli poziom kolarek z ok. 2002 roku) - co oznacza postęp wobec roku 2002 (10 lat wstecz to cała epoka w gumach;) ) co najmniej znaczący czyli realnie mniej się męczę niż 10 lat temu jadąc tą samą prędkościa

[Yin]

czyli realnie mniej się męczę niż 10 lat temu jadąc tą samą prędkościa

Ale wieziesz dodatkowo 10 lat na karku więc może wychodzić na 0

[tomek70]

Mieszkałem sobie kiedyś w miejscowości, położonej na wzniesieniu...
taka sobie górka, 1km podjazdu albo zjazdu, przewyższenie 33m ... Zjeżdżając na rowerku z kołami 26" oraz na składaku z kołami 20" kołami" , opony uniwersalne... , jazda swobodna, bez kręcenia pedałami, takie same warunki, i co?
Wyniki z okresu letniego... , sprawdzałem możliwości obu maszyn.
Osiągnięta prędkość w okolicy możliwości obu maszyn...
Na rowerku z kołami 26",osiągnięta prędkość w okolicy 38km/h ...
Na rowerku z kołami 20",osiągnięta prędkość w okolicy 27 km/h ...
Co ma wpływ na takie wyniki?
Opory powietrza...? Opory toczenia ...?
To, chyba za duże różnice aby te czynniki miały taki  wpływ na wyniki?
A może to tak, że aby przejechać dany , jednakowy dystans. Koła mniejsze mają do wykonania , większą pracę niż koła większe...
Czyli... wieksza praca => wiekszy wysiłek  => mniejsza predkość
           mniejsza praca => mniejszy wysiłek => większa predkość
Może ktoś, potrafi to potwierdzić wyliczeniami ...?

Już w życiu miałem trochę poziomek i zwykłych rowerków i wychodzi mi jak tobie że najlepsze koło to 26" najlepsze na asfalt. Jeśli chcesz jeżdzić po polnych drogach i innych ostępach to 28" mówię tu o zwykłych kołach na kołach od kolarzówki nie jeździłem więc się nie wypowiadam

[Mociumpel]

Kolejna porcja dodatków
https://janheine.wordpress.com/2010/10/18/science-and-bicycles-1-tires-and-pressure/ - stary artykuł
https://janheine.wordpress.com/2015/01/26/the-tire-pressure-revolution/ - nówka sprzed kilku dni - warto poczytać komentarze - niektórym "świat się wywrócił" - MD się pewnie wywraca i skręca na swojej stronie
 - wprawdzie tyczy tylko ciśnienia w oponach ale wprowadza pewien dodatkowy ciekawostek i smaczek - ciśnienie w oponach jako pracujące zawieszenie i jak bardzo wpływa ono nie tylko na komfort ale na straty mocy kolarza czy tez opór toczenia koła w ogóle. Pojawia się nowy watek - masy "gibanej" czyli wstrząsanego na realnej drodze kolarza i dyskomfort, ale i moc traconą na to gibanie i ogólną pracę układu "gibany kolarz" i reszta roweru oraz wpływ tychże na opony i wytłumianie owych strat ...
To wskazuje dlaczego karbonowe lub stalowe dobrze podgięte widelce dają radę ...
Co ma to do małych kółek - ano Moulton stosując aktywne zawieszenie niwelował pewne straty w układzie gibany kolarz i reszta roweru a tym samym pokazał, że intuicyjne wtedy (lata 60 XX wieku) podejście ma sens a jednocześnie wykaza,ł że podstawowy wzór oporu toczenia małych i dużych kółek dla metalowego koła na szynie (czyli układ sztywny) nie za bardzo sprawdza się na kołach pneumatycznych różnych rozmiarów z różnymi gumami i masami gibanymi - wzór ogólnie słuszny ale w życiu jakoś niedomagający bo zakrawa o matematykę wyższą i kinematykę ciał dyndających różnkierunkowo (cos jako dodawanie to szczególny rodzaj całkowania) która zazwyczaj wykazuje, że stosowanie prostego schematu (wzoru) do złożonych i dynamicznych, zjawisk jest niewłaściwe i przynosi więcej szkody niż pożytku. Ale, ponieważ wszyscy kochają proste wnioski i podsumowania to reasumując żartobliwie - lekkie SWB na małych twardych kółkach z zawieszeniem przód/tył jest równie sprawny co kolarzówka ... o.O (hehehehe)

[tomek70]

No logiczne to

[storm]

It?s this research that has led professional racers to adopt wider tires. They are up to 25 mm now. (Wider ones won?t fit on their bikes!) For the rest of us, there is no reason not to go wider. I now ride 42 mm tires at 3 bar (43 psi), knowing that they roll as fast as a 25 mm tire at 6 bar (85 psi) ? or 9 bar (130 psi), for that matter.

Zastanawiam się, czy pan piszący te słowa na pewno jeździ rowerem. A może ma rower ze wspomaganiem? Albo tym rowerkiem co ma opony 42mm jeździ tylko w dół?

Rok temu zmieniałem opony z Marathona 1.5" na Kojaka 1.35". Różnicę w bieżniku - lub jego braku - pomijam, bo to Marathony z przebiegiem wielu tysięcy kilometrów i bieżnika nie mają.
Zaś co do różnicy w prędkości po zmianie na Kojaki - odczuwalna jak najbardziej na plus. To raz.
Dwa - jeśli chodzi o ciśnienie w oponach - przepraszam, ale nikt mi nie powie i nie wmówi, że taki Kojak będzie tak samo szybko jeździł nabity do 3atm i nabity do 6atm. To jest po prostu niemożliwe.

A skoro według tego piszącego oponka 42mm jedzie tak samo szybko jak kolarska szytka 25mm - pytam czemu kolarze nie używają zapewne tańszych niż szytki 42mm opon???

[Yin]

Czujesz różnicę czy widzisz ją stale na średniej? Bo to pierwsze może wynikać z psychiki - mechanizm podobny jak w przypadku badan nad lekami przeciwbólowymi - czerwone tabletki były znacznie skuteczniejsze niż białe pomimo że zawierały dokładnie taką samą dawkę tego samego leku.

U mnie przy zmianie z 1.5 na 1.25 różnicy na średniej nie było - ale wagowo wychodziły tak samo. Rożnica była* po zmianie  z 1.5 na 1" ale to było też 250g na każdym kole mniej.

*Ale tylko na trasach gdzie był dobry asfalt. Tam gdzie droga była gorsza średnia była taka sama jak na 1.5.

[storm]

@Yin - czułem i widziałem na liczniku. Łatwiej mi było przyspieszyć do przelotowej i ją utrzymać. I nie jest to kwestia wiatru, nachylenia, złej pogody, lepszego dnia, bo niestety dwukrotnie zmieniałem opony z Marathona na Kojaka. Przy czym zaznaczę, że zmiana dotyczyła VG3 i 2x 20". Moim zdaniem mogło tu chodzić jednak nie tyle o średnicę ile tak jak napisałeś - o wagę. Większa waga - trudniej rozkręcić.