[知识介绍]自行车的重量和轮组的重量很关键吗？（转） [复制链接]

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图片注释：
Drag=向后拉力
碳纤自行车≈17磅*0.196≈3.3磅
钢架车≈29磅*0.196≈5.6磅

此文摘自Velonews的Lennard Zinn专栏，这个专栏专门回答一些来自读者的自行车技术问题，并刊登出来以供阅读参考。

以下是FAQ内容 ：
【读者来信】
亲爱的Lennard：

我想问自行车的重量真的很关键吗？
本屌想认真的投入到自行车运动，因此打算买台更好的车，正在就车架材料的因素考虑几款公路车

我碰巧是个工程师，所以我好奇当我们(骑车)爬坡时车重的影响因素到底有多大。一般来说，在特定的情况下，我可以爬上20%坡度的山坡，车的重量所起的作用可以通过基本的数学来计算（参见图表，其中w是车重；d是车重所带来的向后拉力，就像有人在车后面往后拉你一样）

事实上，在爬升很陡峭的山坡时，一辆沉重的钢架车（本屌的29磅，约13kg）和一辆顶级的超轻量碳纤车（假设是17磅？）之间，重量所带来的向后拉力的差异也仅仅是几磅而已（29*0.196-17*0.196=2.3磅，约1.04kg）。在坡度低的地方车重所带来的负担甚至是一磅[约450g]都不到

所以除非骑手想把车子举过TA的肩膀**，我看不出有任何理由多花额外的2000刀[约1w2人民币]，仅仅只为了减轻车子的重量（有什么决定性的作用）。爬坡的时候我能少装一点水。我猜想惯性在竞赛环境下会有影响（更轻的车子提供了更好的加速性能，我想如果这个真的很重要的话，我们可以把这种影响精确的计算出来！！）

另外，每一个地方，我都看到这样的建议：“如果你生活在山区而且经常在山区撸车的话，就搞一辆更轻量的自行车吧。”这是一个神论，还是我忽视了什么别的？

你的Miguel

亲爱的Miguel，

如果你输出同样的功率，更轻的自行车能让你攀爬的更快。问题在于你觉得值不值得为了轻快一些而给车子大下血本了。

这儿有一个实验，测量车子重量增加你所说的重量的1/3后（12磅的1/3为4磅），爬一个叫l’Alpe d’Huez的大坡时会有什么影响。在这个实验中，额外的4磅[1.8kg]仅仅只是让攀爬者增加了1分钟的攀爬时间，总时间大约在50分钟左右，所以这4磅的重量让他慢了2%。所以将这个结果简单放大三倍后，可以推断出当额外增加你车子12磅[5.4kg]的重量后爬这样的大坡会让你慢6%

这里还有另外一个例子。在一个丘陵绕圈赛中，20磅[9kg]的车重差异导致了13.6%的速度损失。外推得到，你的12磅的差异会导致8%的速度损失

对我个人来说，我觉得6-8%的速度损失是难以忍受的，但是如果你并不介意这些的话，那就没有必要花那些额外的钱了

你的Lennard

第二篇FAQ，关于轮组的重量
【两个读者问问题】

亲爱的Lennard

我充满兴趣的看了您在5月22日上专栏的文章（“自行车的重量真的很关键吗？”）。我有一个后续的问题：车轮的重量也真的很关键吗（尤其是在爬坡时）？

你在之前那个问题的回答中所附加的链接非常有用——能够量化出车重微调对速度的影响真是一级棒的事情。让我觉得很吃惊的是重量增加在车架上还是轮组上看起来并没什么区别。在您提供的第一个链接中，他们在名为Alpe d’Huez的山上进行了两次测试，一次是车架重量增加4磅，一次是轮组重量增加4磅——结果双方在这50分钟的骑行中的表现是一样的

这些并不会立马从他们的报告的数据中体现出来。但是，一旦你注意到在“轮圈重量增加”这个情况中骑手的平均功率更低，两种情况（轮圈重量vs.车架重量）的时间差别也就区区5秒钟而已。在“轮圈重量增加”的情况下的平均功率输出也就低个0.72%，所以如果你将该情况下的时间减去0.72%，你会得到52:01-0:22=51:39，仅仅比“车架重量增加”的情况慢了5秒钟

我发现这个结果相当令人吃惊。我一直听说是你撸坡子最给力而又可靠的方法之一就是使用轻量化得轮组，特别是那种轮圈特别轻的轮组。但这个测试似乎表明，（我以前听到的）古老的格言“并非如此”。

在这个问题上，元芳，你怎么看？撸坡时，轻量化轮组能否提供任何显著的好处呢？或者是你已经看见的这个结果已经说得很清楚了 – 即在撸坡的时候轮组的重量真的不比车架重量显著多少？

--你的Dave

【第二个读者】

亲爱的Lennard，

这是有趣的分析，但是不是转动的质量要比静态的质量起的作用来的大么？我听说旋转的质量（相对静态的）有4倍的效果，所以给轮组或者轮胎减重400克就相当于给车子减了1.6千克啊
另外，如果Miguel真的假想顶级碳车是17磅（7.718千克），那他也坐井观天了，我一个基友RED大套的Guru战车只有12.1磅。我的BH Cristal 配的UT套也差不多只有15-16磅之间的类别。
--你的Tamar

【Zinn的回复】

亲爱的Dave和Tamar

毫无疑问的是当骑手以恒定速度爬坡的话，重量具体加载在自行车什么位置是无关紧要的。额外的质量可以集中在脚踏上，轮圈中，在车架中，或者在花鼓里，只要自行车的总重量保持一样它就保持着同样的特性，就会对骑手做的功产生着同样的阻力。

也就是说，当同样的质量分布在轮圈而不是轮组转轴中心或者车架中心上时加速需要更多的能量，这一点是没有问题的。这些你可以很简单的通过我们多年来用来测试轮组旋转惯性的Velo扭摆震动实验以及一块码表来进行测量，我们用它来测量各种轮组的转动惯量已经好多年了：如果你有两个质量一样的轮组但是其中一个质量的分布更加靠外集中在轮圈上，这会使其在扭摆上前后来回摆动一次的时间更长（同样，摆动的周期变长、频率变低）。但是Tamar同学，如果有一种情况“旋转的重量起着四倍的功效，所以给轮组或者轮胎减重400克就相当于给车子减了1.6千克”，那是一种从低速状态快速加速到高速状态的非常特殊的情况（从一个缓慢的速度极快的加速到很高的速度）。比如说是在静止起步的追逐赛或者非常短的计时赛中。。

通常，自行车要达到既定的速度至少要进行一次加速，这样，增加的质量在轮组上要比增加的质量在车架上的情况所消耗的能量更大. 那么就出现了一个问题，初始加速度需要额外的能量是否是微不足道的，能不能忽略不计。之后，即使车手骑着任意自行车在不使用刹车的情况下以同样的方式加速或者减速，额外的重量无论在什么地方是无关紧要的，至少在基本物理计算中使用的“理想的，无摩擦的宇宙”中。但如果骑车人停止踩踏，即使是在爬坡，受到“飞轮效应”的影响较重的轮组相对较重的车架能够滑行的更远（个人理解觉得惯性轮还是存在的，在功率恒定无变速突变的TT赛中）。然后，当他再次开始蹬踏，无论骑着是哪辆自行车，骑手都能以同样的时间到达同样的地点。这个原则是依靠Ondrej Sosenka同学用带着巨重无比的轮组的自行车创造一小时骑行记录而提出的（科普了一下，Ondrej Sosenka同学在2005年室内一小时骑行中骑出了49.700km，打破了Eddy Mercks的记录，他使用的轮组重量达到3.2kg，整车9.8kg；这两人用的车都不带有任何空气动力学辅助设施）他的理由是，沉重的轮组在整个骑行过程中，不论是感到累了还是充满力量的时候，都带着他一起保持恒定的速度。这似乎对他很管用，我不打算对此结果争论什么。

如果骑手捏刹车，关于加速计算又要列入考虑之列了，然后在轮圈上增加重量的车子又要消耗更多的能量。再次，对于两款质量相同但是转动惯量不同的轮组来说额外的功率有多微不足道？我们知道转动惯量小的轮组在这样的变速测试中来的更快，但是到底能快多少？如果你把原来的钢水壶架换成了铝水壶架或者碳水壶架，然后通过各种途径捐精卖血搞到一对足够轻的低惯性轮——那么你就能撸的更快。但是，假如你不是像ben总那样为了非常微小的性能提升而砸下大价钱的人，那么我就猜测，两个质量相同的轮组之间的转动惯量差异不值得操心。但是，直到我看到更多的数据或者我们亲自测试过之后才能确定到底有多大的差别，

——你的Lennard

Ondrej Sosenka是现在一小时骑行距离的记录保持者，他2005时在莫斯科骑行了49.7km，不过他在三年后的捷克个人计时赛后兴奋剂检测呈阳性，随之结束了职业生涯。

总结：有差距，但没想想那么大，量力（钱包）而为

看来我14KG的菜车 跟4W的土豪车爬坡也差不了多少啊

心脏才是王道

引用第7楼klzsysy于2013-12-16 21:26发表的  :
看来我14KG的菜车 跟4W的土豪车爬坡也差不了多少啊[表情]
心脏才是王道[表情]

10%还不多？- -

不能赞同更多～～～好文～～

审慎的回答

其实更多的在于架型的设计和腿部肌肉的力量啊

看来还是兴奋剂起关键作用啊

我们太擅长把钱花在刀背上了。。。理由只有一个：我喜欢。

引用第13楼martax777于2013-12-16 22:54发表的  :
我们太擅长把钱花在刀背上了。。。理由只有一个：我喜欢。[表情]

很难说，你眼中的刀背可能是别人眼中的刀刃。价值观不同，看世界的角度亦不同。

引用第13楼martax777于2013-12-16 22:54发表的  :
我们太擅长把钱花在刀背上了。。。理由只有一个：我喜欢。[表情]

很难说，你眼中的刀背可能是别人眼中的刀刃。价值观不同，看世界的角度亦不同。

真有意思。。。学习了。。。

玩的开心就好。

另外说句实话，你的玩法实在太令人发指了。。。。。。
已经不是价值观的问题，是道德观的问题了。。每次看你的帖子都心惊肉跳。

专业路过 思考人生..

受益匪浅·····
多谢LZ·····

引用第19楼seaten于2013-12-16 23:31发表的  :
专业路过 思考人生..

轻的整车零配件也贵，贵的零配件和便宜的传动效率一模一样或者差距很小？

那种一大力踩就变形的牙盘不会损失能量？

此外，来东北试试低温吧，零下20-30度低温下的滚珠轮组明显不如培林的、沉重，呵呵

科学理性就是给出一个具体的值（若不能精确，再加上一个范围或者假设），说轻量好不好，坏不坏，没有实际意义，好百分之几，坏百分之几，就有了供人参考的意义

还是那句话 能用钱解决的问题都不是问题 土豪众多 如是说

是否对爱车轻量化或者轻量化到什么程度，取决于你的钱包和对该事物的热衷程度。如果我有足够的米，是不会介意得到一辆更轻的车，因为减少的这部分重量对我而言，无论是身体机能还是心理因素，都会产生明显的化学反应！

还是相信自己的体验吧。。。简单的测试：同一辆车去爬坡，然后载上几块砖头再去爬坡，结果自然就会得出。

力所能及的，控制好强度的轻量化是件很科学并且难度很高的学问。。。如何在轻量化的过程里摸索自身的需要与车子的定位，是件很吸引人的事情。。。

不是人人都对车重的差异敏感，越是高手越敏感，越是新手越不敏感

很长，有总结吗?