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這幾年公路車圈越來越寬,輪胎也跟著從 23c一路漲到28c、30c甚至更寬。但每次聊到這個話題,總有人拋出同一個疑問:寬胎接觸面積更大,摩擦更大,滾阻應該更高才對,為什么大家都在說寬胎更快?
要回答這個問題,首先你要搞懂滾動阻力到底是怎么產(chǎn)生的?
先搞清楚滾動阻力到底是什么
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很多人把“滾動阻力”和“滑動摩擦”搞混了。輪胎和地面之間只要不打滑,靜摩擦力幾乎不消耗能量。真正的滾動阻力,來源于輪胎滾動時的“遲滯損耗”。
想象一下反復彎折一根鐵絲,彎幾次就會發(fā)熱,你的力量被以熱量的形式消耗掉了。輪胎也是這樣——它被車身壓扁,滾過去再彈起來,每一次形變都會消耗一部分動能,并轉(zhuǎn)成熱量散失。形變越大、越頻繁,消耗的能量就越多,滾動阻力就越大。
所以核心結(jié)論就是輪胎滾動阻力,主要取決于它的形變程度,而不是接地面有多寬。
“相同”胎壓下,寬胎的滾阻實際上更低
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這是最反直覺的一點,但物理推導很清晰。
假設同一輛車,同樣的負載,同樣的胎壓。那么輪胎和地面的接觸面積就幾乎是一樣的。因為接觸面積由“負載 ÷ 胎壓”決定,所以寬胎和窄胎的接地面積幾乎是一樣的。
而它們的區(qū)別在于形狀。窄胎的接地面是一個狹長的橢圓形,而寬胎則是短而寬的橢圓形。窄胎這個狹長的形狀,意味著輪胎在滾動方向上有更長的區(qū)域被壓平——你可以把它理解成被“拉長”了,也因此形變更大,更不圓,而形變更大,就要消耗更多的力,滾動阻力自然也就更高了。
所以在相同胎壓、相同負載、平整路面這三個條件同時滿足時,寬胎的滾阻其實比窄胎更低。
但實際情況確實如此嗎?為什么更寬的輪胎就不需要更高的胎壓,而更窄的輪胎就需要更高的胎壓呢?而實際騎行中的路面不平整呢?那既然如此,寬胎在低胎壓下還有滾動阻力的優(yōu)勢嗎?為什么職業(yè)選手用了那么多年窄胎?
別慌,我們繼續(xù)看……
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因為窄胎有一個寬胎比不了的優(yōu)勢:它可以承受高得多的胎壓。
窄胎通過大幅提高氣壓,可以把接地面積盡量縮小,滾阻也就能壓到非常低的水平。過去幾十年,職業(yè)車手追求極致速度,選擇窄胎+高胎壓的理論基礎也正是如此。也是完全合理的。但是他們忽略了一個很重要的問題……
窄胎的低滾阻是靠高胎壓換來的,而不是因為它窄。如果你把窄胎和寬胎打到相同的低氣壓,窄胎反而滾阻更高,因為它的形變更大、更容易被壓扁。
那我猜你不禁要問:為什么寬胎可以用低氣壓呢?
有人會認為寬胎接地面積天生就更大,所以不需要那么高的氣壓。
第一,這個說法在相同胎壓的前提下是不成立的——因為接觸面積只取決于負載和胎壓,與輪胎寬度無關。
那寬胎為什么可以用更低的壓力呢?
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核心在于內(nèi)部空氣容積和胎壁結(jié)構(gòu)。寬胎的空氣容積更大,胎體更寬。當胎壓降低時,任何輪胎的接地面積都會增大,形變也會加劇。但窄胎由于空氣容積小、胎壁相對窄而矮,降低氣壓后很容易被壓到“打底”——外胎直接被壓扁到輪圈,輕則爆胎,重則輪圈受損。因此日常情況下,我們也要注意最低胎壓限制,并根據(jù)實際負載情況來調(diào)節(jié)胎壓。低于這個胎壓底線不僅有打底風險,更是會降低輪胎使用壽命。
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我們再來看寬胎。同樣的降低氣壓,它還能有足夠厚的空氣墊來緩沖沖擊,胎壁的變形幅度也相對較小,更不容易“打底”。所以寬胎的“安全區(qū)”比窄胎更寬泛。比如25c你可能不會低于80psi,但40c你就只會打到60psi、更寬的比如到2.3英寸的越野胎,你可能會根據(jù)路況使用20psi以下的胎壓了。
所以正確的邏輯是:寬胎它能承受更低的氣壓而不損壞,還能帶來更小的力矩形變和舒適性,不必要的震動又可以降低車手的疲勞感,延長產(chǎn)生疲勞的時間。
所以!真實路況下,寬胎的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了
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在光滑的滾筒上或者完美的賽道上,窄胎+高胎壓確實滾阻最低。但現(xiàn)實世界不行:有粗糙的柏油路,有路面的裂縫,有路面的修補,更有極端的魯貝賽道。
有顆粒、有顛簸……高氣壓的窄胎在這些粗糙路面上,每一次撞擊都在消耗你的速度。你的身體也在不斷的吸收震動,肌肉持續(xù)緊張,時間長了疲勞加劇,輸出就會下降。真正的比賽,不僅要騎得快,更要騎的久。
寬胎用更低的氣壓,一方面把路面的細碎震動直接過濾掉,減少能量損耗;另一方面讓舒適性大幅提升,讓你能騎得更久、更穩(wěn)定。而且寬胎那個更扁平的接地形狀,在過彎時側(cè)向支撐也會更好,抓地力更強,讓你敢用更低的角度壓彎。
氣動方面,寬胎配合寬圈(105%理論),在側(cè)風下的穩(wěn)定性反而優(yōu)于窄胎+窄圈。這就是為什么現(xiàn)在連大環(huán)賽車隊都在逐步加寬輪胎。
所以,這是物理,不是跟風。
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總結(jié)一下
l相同胎壓下,寬胎滾阻更低(因為接地形狀更短更寬,形變更小)。
l窄胎可以用更高的胎壓來降低滾阻,這是它被認為“更快”的原因,因為接地面積確實更小了。
l寬胎適用低氣壓,不是因為它天生面積大,而是因為空氣容積大、不易打底。低氣壓帶來更小的形變、更低的滾阻、更高的舒適性。
l現(xiàn)代公路騎行,從訓練到競賽,寬胎(28c-32c)配合寬圈,已經(jīng)是經(jīng)過驗證的更優(yōu)解。
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所以下次有人跟你說“寬胎滾阻大”憑什么時,你就可以把這篇文章甩給他。物理不會騙人,只是有時候沒那么直觀。
下一期我們聊聊關于旋轉(zhuǎn)慣量的問題,更寬的輪胎固然有它的優(yōu)勢,但是更寬的輪胎勢必在輪組最外側(cè)帶來更重的重量,那這些重量究竟會有什么影響呢?會給你的加速帶來多少的秒差,會在爬坡中損失多少時間?還是說可以忽略不計,有或者當輪組重量增加時,會有哪些影響,重量增加在哪里才是最合適的?更輕的輪組就一定更好嗎?歡迎持續(xù)關注,更多的疑問解答等著你。
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