[鍵盤騎單車] 慣性

## 慣性是什麼?
Wikipedia: 慣性（inertia）是物體抵抗其運動狀態被改變的性質。物體的慣性可以用其質量來衡量，質量越大，慣性也越大。

牛頓第二運動定律
淨力F = 慣性m * 加速度a

相對應的圓周運動公式
淨力矩τ = 轉動慣量I * 角加速度α

轉動慣量I = ∑ mi*ri*ri
mi: 質點質量
ri: 質點和轉軸的垂直距離
質點和轉軸距離越大, 轉動慣量就越大.


## 單車的慣性
單車前進包含人車的直線運動+輪組(含輪胎)的圓周運動.
(不計踏板曲柄大盤飛輪的圓周運動).
淨力 = 施力 - 阻力 = m*a + I*α/R
R為輪胎外圈半徑.

因單車直線運動速率=輪胎外徑的切線速率, a = α*R
取

單車慣性 = m + I/(R*R)

可得
淨力 = 施力 - 阻力 = 慣性*加速度

輪組慣性包含質量慣性和轉動慣性.
就輪組而言, 輪胎會有幾乎是質量兩倍的慣性; 輪框的慣性也接近兩倍質量; 花鼓的慣性就只比本身質量多一點.
假設一輛公路車重8Kg, 其輪組+輪胎重2.2Kg, 有1.5Kg的轉動慣性.
則全車慣性為 9.5Kg, 其中輪組慣性有3.7Kg, 佔整車慣性的39%!
相較而言, 1.4Kg的車架+前叉則只佔整車慣性不到15%.


## 慣性與加減速
慣性越大越難加速;
慣性越大越難減速.
慣性非阻力, 不消耗能量.

下坡有個例外, 若重力足以讓車前進且不考慮風阻, 則無論總慣性多大, m/I比值越大, 加速度越大.
換一種說法就是, 輕重不同的兩人騎相同的車(I相同)下坡, 較重者(m大, 慣性大)加速較快.


## 慣性與速度維持
理論上, 維持相同速度表示加速度為0.
此時淨力為0, 施力=阻力, 與慣性大小無關.

實際上, 單車的滾動阻抗和坡度阻抗都跟重量成正比.
如果質量慣性較大, 則其滾動阻抗和坡度阻抗較大, 阻力也較大.
所以質量慣性越大越難維持速度.


## 慣性? 慣性?
大家對輪組轉動到停止的時間測量影片, 應該都不陌生.
常見單車或輪組的測試分享中, 騎乘者確實也感覺或測量出停止踩踏施力後, 減速較慢或行進距離較長.
然後就得到這套單車/輪組"慣性良好"的結論.
這種說法有兩個盲點.
第一個盲點就是, 如果減速慢是因為慣性大所致, 那它加速必然會慢.
另一方面, 如果減速慢是因為阻力小, 那麼說它"慣性良好"又沒能切中要害.

慣性是物體的性質, 而且其大小是可被計算或測量的.
就單車而言, 慣性大很難被說成是"好"的性質, 因為它代表了加速慢.
所以一般要求加速性能的單車或輪組, 應該是追求慣性極小化.
單車減少慣性以輪組減重效益最高; 輪組中又以輪胎和輪框減重的效益最高.
至於速度的維持, 則是往減少阻力的方向精進.