violini wrote:
大家忘了歷史上著名的實驗:在比薩斜塔,輕重物體同時着地。(An iron ball and a feather would fall at the same speed in vacuum.)
這樣的實驗中,物體還沒達到終端速度terminal velocity(空氣阻力=重力,加速度為0)就著地,所以速度、加速度與重量無關。但騎自行車下坡不踩踏的極速就是終端速度,和您舉的例子不一樣。
violini wrote:
mgh=1/2mv2 .. gh=1/2v2 independent of mass.
這個式子不能計算自行車下坡的速度。
不考慮空氣阻力、輪胎滾動阻力(rolling resistance - 來自於橡膠的內阻尼hysteresis)和機械磨擦時,位能才會100%轉換成動能,而騎自行車的踩踏能量就是被這三項所消耗了,輸入的能量減掉耗損的能量時才是動能+位能。
violini wrote:
所以下斜坡的速度決定於風阻和其他磨擦力。
還有重力....
風阻係數(CdA)、輪胎滾動係數(Crr)、和機械磨擦力都相同的情況下,人車合計重量較重的就會達到較高的終端速度。
比起風阻和輪胎滾動阻力,花鼓的轉動阻力非常小,就算輪組空轉時轉沒幾圈就停了,對於下坡速度的影響也微乎其微。
Velonews上有一篇關於花鼓阻力的文章(http://velonews.competitor.com/2014/03/bikes-and-tech/technical-faq/technical-faq-much-drag-can-eliminate-dropping-two-bearings_321169),由Friction Facts(一間提供鍊條、BB、導輪等阻力測試報告的實驗室)估算前後花鼓
耗損的功率,在25mph(40.2km/h)、前後花鼓負載分別為100磅(45.36kg)、鍊條拉力50磅的條件下,前後花鼓會消耗掉2.5W左右。前述是踩踏時的花鼓消耗功率,而不踩踏時雖然棘爪和棘輪座防水圈會產生阻力,但少了鍊條拉力的負載會讓軸承阻力下降,所以Friction Facts估計踩踏與否的花鼓消耗功率是差不多的。
若以25mph(11.18m/s)滑下5%(sinA=0.05)的斜坡,重力在路面方向的分量=mg*0.05,重力產生的功率P=Fv=mg*0.05*11.18。前後花鼓的負載,也就是人車的總重,合計200磅(事實上前後輪負載大概是4:6左右)=90.72kg,代入前面功率的式子可算出重力會對下滑的人車系統作功497W。所以花鼓消耗掉的功率僅佔總功率的2.5/497*100%=0.5%。就算一組爛花鼓會產生三倍的阻力,損耗也只有重力作功的1.5%而已。人車重量增加1kg,重力作功的差異就超過1%了,所以才說花鼓的影響小到可忽略。
重力作功和花鼓損耗的功率都和速度成正比,如果坡度不變但速度增加,上述的花鼓損耗比例還是一樣。但下滑速度增加時表示坡度也較陡,這時重力在路面的分量變大、花鼓負載卻變小,所以花鼓損耗的比例會更低。
不要再把問題都推給PR-2了,它是無辜的,我們應該讚揚PR-2對輪組升級市場的貢獻...

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