Нагрузка на переднее колесо при резком повороте?

Имеет ли смысл смещать вес при резком повороте на высокой скорости, чтобы снизить риск заноса?

Не вижу смысла так делать. Оба колеса наклонены к земле под одним и тем же углом, независимо от того, как распределен вес. Начнет ли колесо буксовать, зависит только от свойств шины/дороги и от этого угла, а не от силы, действующей вдоль. Но мой друг, который больше меня разбирается в велоспорте (и меньше меня в элементарной физике), настаивает на том, что лучше «уравновешивать вес», больше нагружая переднее колесо.

Есть ли аргумент в пользу последнего утверждения, если предположить, что передние и задние шины идентичны?

Вообще говоря, боковое трение, которого может достичь шина, прямо пропорционально вертикальной нагрузке на нее. Если бы можно было «нагрузить» переднее колесо вертикально, не добавляя дополнительной боковой нагрузки, то теоретически это помогло бы, но я сомневаюсь, что это возможно сделать надежно. Лучше работать над тем, чтобы просто держать все ровно.
(Это еще более усложняется, если шина физически наклонена, поскольку становится очень трудно увеличить силу, направленную вниз, без одновременного увеличения силы, направленной наружу.)
Я бы предположил, что это также зависит от степени поворота и от того, является ли он уступом или просто плоским поворотом, а также от длины поворота. Поскольку задействованная физика изменится, если вы сможете вдавить свой вес в уступ, а не просто развернуться на шпильке без надлежащего уступа.
@NateWengert - Если кривая наклонена, то все это не проблема.
Я голосую за то, чтобы закрыть этот вопрос как не относящийся к теме, потому что, когда в комментариях появляются дебаты о разнице веса и массы, они принадлежат Physics.se.
Я не согласен, что мой уважаемый коллега @mattnz. Если бы такой вопрос был на [physic.se], он, безусловно, был бы по теме. Но здесь это тоже в тему, потому что речь идет о езде на велосипеде и технике езды на велосипеде. Я голосую за сохранение.
Есть ли у нас медаль за "Вопрос, который вызывает самые противоречивые ответы"..... Если да, то у нас есть победитель....
@mattnz Хотя мое возвышенное мнение о себе говорит, что когда я, наконец, доберусь до этого, мой ответ положит конец всем спорам (частично неверно цитируя фразу из Дюны :-).

Ответы (4)

Я говорю из гораздо большего опыта MTB, чем шоссе, но дорога похожа.

Скольжение переднего колеса имеет тенденцию быть более серьезным, чем заднее, с точки зрения результата восстановления или невосстановления. Новички инстинктивно уклоняются от переднего плана, сидят прямо и откидываются назад, когда становится тесно, разгружая переднее колесо и вызывая скольжение переднего колеса - худшее, что можно сделать.

Поэтому лучше поручить менее опытному гонщику больше нагружать переднее колесо. Таким образом, когда баланс далеко не идеален, скорее всего, скользит заднее колесо, и естественный инстинкт перебалансирует вес для более равномерного распределения, что дает больше шансов (если он тонкий) восстановиться.

Ваша физика игнорирует человеческий фактор, вы даете задание новичку нагружать переднее колесо, через пару миллионов километров если ехать, ему это уже не нужно.

Проблема с идеей просто загрузить переднюю часть (новички или кто угодно) заключается в том, что для этого вам нужно изменить распределение веса вперед непосредственно перед или во время поворота. Это означает, что вы прикладываете усилие вперед, пытаясь повернуться. Вы достигаете лучших результатов, применяя направленную вниз силу (к обоим колесам) и увеличивая сцепление на обоих колесах при повороте.
Новичку необходимо перейти от инстинктивной реакции «возврата веса», балансируя вес, к динамической загрузке велосипеда. Если вы попытаетесь заставить новичка динамически нагружать велосипед, когда он все еще тянет руль в повороте, его ждет серия сложных уроков.
Я бы частично согласился с этим, но я бы сказал, что им лучше научиться «стоять на месте» и снижать скорость до разумной скорости, а затем переходить к обучению нагружать оба колеса после того, как они отработают инстинкт «откинуться назад». . Попытка научить промежуточному навыку, который менее эффективен, затрудняет поворот и в конечном итоге от него следует отказаться, кажется ненужным.
В "коучинговой" практической ситуации, абсолютно согласен, в разговорной ситуации с новичком (там чаще всего возникают эти вопросы) я стесняюсь говорить о сложных и тонких вещах, которые новичок никогда не запомнит. Почему всех начинающих лыжников учат снегоуборочным плугом, несмотря на то, что в подавляющем большинстве случаев это худший способ остановиться, и ни один продвинутый лыжник не погибнет, делая это? Потому что это помогает им стать продвинутыми лыжниками :)
Скольжение переднего колеса имеет тенденцию быть более сильным, чем заднее [...] Поэтому лучше поручить менее опытному гонщику больше нагружать переднее колесо. - и это был мой первоначальный вопрос: снижает ли добавление веса колеса вероятность заноса ? Если бы это было так, то велосипедист в 2 раза тяжелее мог бы пройти поворот в 2 раза лучше, чем более легкий. Это неверно.
Ваша логика ошибочна - в два раза более тяжелая езда требует в два раза больше силы для поворота с той же скоростью, он генерирует в два раза больше силы от своего веса, поэтому поворачивает с той же скоростью, что и более легкий гонщик. Насколько это влияет на вероятность заноса - балансировка силы на колесе снижает вероятность. Добавление веса к легко нагруженному колесу снижает ваши шансы, добавление веса к тяжело нагруженному колесу снижает вероятность заноса этого колеса, но вес исходит от другого колеса. Речь идет о равномерном распределении.

Он прав.

1) при езде на велосипеде вес больше распределяется на заднее колесо (примерно 70 зад-30 перед). Таким образом, даже если предположить, что оба колеса находятся под одинаковым углом наклона, переднее колесо потеряет сцепление с дорогой первым (трение пропорционально силе реакции). Это связано с тем, что переднее колесо имеет меньший предел «сцепления», чем заднее колесо.

2) Когда водитель начинает поворачивать/или корректировать поворот, два колеса наклоняются не точно под одним и тем же углом. Переднее колесо наклоняет и управляет велосипедом (см. рисунок). В упрощенной модели вы можете думать, что переднее колесо — единственный компонент вашего велосипеда, который «корректирует» центробежную силу для поворота. Чтобы исправить поворот, переднему колесу необходимо 1) повернуть в противоположную сторону, чтобы сбалансировать наклон, а затем 2) соответствующим образом изменить рулевое управление. Весь процесс означает, что переднее колесо легче теряет сцепление с дорогой (заднее колесо меняет направление меньше, чем переднее).

Вы можете увидеть видео из ответа Кригги о том, что переднее колесо потеряло сцепление с дорогой, сразу после того, как он попытался исправить «наклон» и «радиус поворота».

3) переднее колесо также имеет меньшее пятно контакта (опять же из-за распределения нагрузки). Это можно проверить, когда вы находитесь в обычном велосипедном положении, когда заднее колесо обычно немного «сплющено».

Видео:

введите описание изображения здесь

Частичный импульс: импульс, который передается между передним и задним колесами (от гонщика и самого велосипеда).

Импульс гонщика: на поворотах велосипед обычно зевает под углом к ​​«исходному» импульсу (чтобы повернуть). Вот почему нам нужно наклоняться, чтобы сбалансировать «первоначальный» импульс, который вызывает крутящий момент в направлении качения.

Почему переднее колесо наклоняется больше, чем заднее?
Спасибо за вопрос, я не был точным. Я имею в виду, что переднее колесо наклоняется и поворачивается.
передняя часть сначала потеряет сцепление с дорогой (трение пропорционально силе реакции) . Также трение, обеспечивающее ускорение по направлению к центру поворота, пропорционально весу. Отношение этих двух зависит только от скорости и кривизны, а не от веса. В противном случае тяжелым велосипедистам было бы проще проходить повороты, чем легким, пропорционально их весу!
Вы имеете в виду, что существует оптимальное сочетание (скорости и кривизны), которого может достичь велосипедист, и оно не определяется массой гонщика? Я согласен с этим. Но это простая модель, на одно колесо. У велосипеда два колеса, и центробежная сила создается главным образом передним колесом.
Если переднее колесо производит большую часть центробежной силы, это означает, что переднее колесо имеет более высокое центростремительное ускорение, чем заднее, и велосипед вращается.
@ojs не обязательно, я должен уточнить, что он должен быть именно на угловом входе. Велосипед должен рыскать, чтобы изменить направление, то есть когда переднее колесо легко теряет сцепление с дорогой.
Если вы читаете ссылку на гоночную динамику, там прямо говорится, что перемещение веса вперед приводит к недостаточной поворачиваемости автомобиля и избыточной поворачиваемости назад.
@ojs Я думаю, вам следует моделировать велосипед как медленное прохождение поворотов (это то, что описывает моя диаграмма, нет проскальзывания или скольжения), а не динамику гоночного автомобиля с углом скольжения.
Думаю, вам стоит прочитать статью о шинах: racingcardynamics.com/racing-tires-lateral-force . Это объясняет, как работает угол скольжения и чем он отличается от скольжения. Велосипедные шины заметно деформируются при езде, при наклоне велосипеда деформация также носит боковой характер.
Привет, ojs, «По мере увеличения угла скольжения в протекторе шины начинает происходить некоторое скольжение. Если угол скольжения еще больше увеличить, в конце концов шина «разорвется», и проскальзывание произойдет во всем пятне контакта». Они связаны, извините за расплывчатость, которая сбивает вас с толку, что это одно и то же.
Родственные, но разные. При стабильных поворотах скольжение не сильное. Если вы попытаетесь исправить недостаточную поворачиваемость, повернув руль, вы очень быстро окажетесь в области скольжения.
@ NhânLê На вашем рисунке для чего нужна красная жирная стрелка с пометкой «Импульс гонщика»? Физический импульс всадника параллелен скорости всадника, а не там, где указывает красная стрелка.
@user3608247 user3608247 во время поворота направление велосипеда находится под углом к ​​импульсу (перенос вперед).
Почему заднее колесо не выровнено по импульсу, велосипед уже скользит? А что такое парциальный импульс?
@ojs можем ли мы согласиться с тем, что на велосипедной шине действительно нет угла скольжения? Вот пример: 1i5xzk3a0sxv1sgs1s21c5fb.wpengine.netdna-cdn.com/wp-content/…
@ojs диаграмма преувеличивает, но она означает, что и переднее, и заднее колесо вносят вклад в CF и «исправляют» результирующий импульс. Я должен был нарисовать результирующий импульс, который представляет собой некоторый угол (средний, если распределение веса 50-50) между задней и передней частью.
@ NhânLê во время поворота направление велосипеда находится под углом к ​​импульсу - импульс является произведением массы и скорости. Он никогда не находится под углом к ​​скорости.
@ user3608247 Правильно, импульс никогда не находится под углом к ​​скорости. Я сказал, что «велосипед находится под углом к ​​импульсу» в направлении рыскания. И именно поэтому нам нужно наклоняться, чтобы сбалансировать CF в направлении крена.
Какое отношение наклон имеет к боковому захвату и распределению веса вперед-назад? Что такое крутящий момент в направлении качения? С каждым редактированием это теряет смысл.
@ojs, не могли бы вы указать, какое утверждение вас смущает? На ваш вопрос, переднее колесо все наклоняет. Представьте себе систему отсчета гонщика (и велосипеда), чтобы наклониться, вам нужно рулить передним колесом. На переднее колесо будет воздействовать сила (в данном случае трение), которая будет как катить, так и рыскать велосипед. Это начальное действие заставляет переднее колесо испытывать большую «поперечную» силу, чем заднее. Вы согласны?
Самая запутанная часть — это попытка построения диаграммы свободного тела. Вы также, кажется, используете слово «бережливый» для чего-то другого, чем его стандартное английское значение. Вы, кажется, путаете силу и импульс. И так далее...
Кстати, по поводу утверждения о том, что велосипедные шины не имеют бокового скольжения, я нашел эту статью с измерениями: bike.tudelft.nl/tiretesting/dressel2010measuring.pdf
@ojs Я согласен, что диаграмма свободного тела нуждается в пересмотре. Во-вторых, интеграл F по времени = изменение импульса или m.delta(v). Я не вижу в этом проблемы. Бережливое производство — это не научное слово, и оно неоднозначно. Я согласен. Но я сделал запрос «наклонить велосипед», и результаты оказались такими, как я ожидал.
@ojs Я исправил и удалил угол бокового скольжения, я сделал предположение и ошибся. В любом случае в статье описывается угол бокового увода (менее 5 градусов) при нулевом угле развала. Я думаю, что боковое скольжение можно с уверенностью считать незначительным для анализа диаграммы свободного тела с силами, действующими на велосипедное колесо. Это интересно, я напишу об этом в блоге и улучшу ответ на выходных.
@ols Я приглашаю вас обсудить в моем блоге динамику прохождения поворотов. Утверждается, что переднее колесо испытывает большую боковую силу (трение), чтобы «рыскать» и «качать» велосипед, а не просто создавать центростремительную силу. Ссылка здесь: nhanlebike.blogspot.co.uk/2016/05/…
Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .

Лично у меня было два соскальзывания передних колес, одно на дороге и одно на сухой одноколейке.

Вот дорога первая:

Наличие большего веса на переднем колесе временно увеличит размер пятна контакта. Если вес вашего велосипеда + велосипедиста составляет 200 фунтов, а давление в шине/шине составляет 100 фунтов на квадратный дюйм, то каждая шина выдерживает 100 фунтов и будет иметь площадь пятна контакта 1 квадратный дюйм (имперские измерения здесь работают очень хорошо, извините).

Таким образом, если вы нагрузите переднее колесо еще 5 фунтов, площадь пятна контакта увеличится на 5%.

С другой стороны, если вы все равно собираетесь соскользнуть, добавление веса вперед в неподходящий момент заставит вас падать сильнее.

Кроме того, вес на передней части — это вес, который оторвался от задней части. Вынос заднего колеса более управляем, но все же не из приятных ощущений.

Лучший ответ — входить в поворот на скорости, которой вы можете управлять, не слишком быстро, но достаточно быстро, чтобы сохранить импульс в повороте.


Примечания: приведенное выше видео снято с руля. Это крутой левый поворот, известный «ударом» с левой стороны. Усугубляло нарисованную белой линией линию и то, что я врезался в поворот. Мне удалось восстановить пробуксовку переднего колеса, но к тому времени я уже переходил дорогу. Еще метр дороги, и я бы восстановил управление.

Удар по этой белой линии, когда вы находитесь на грани тяги, - вот что в конечном итоге вас погубило. Уменьшение радиуса поворота в середине поворота тоже не помогло. Лично я бы вошел в этот поворот шире (шире, чем вы сделали, оставаясь шире дольше, пока скребите скорость там), а затем, когда тормоза выключены, прицельтесь в поворот с постоянным радиусом, чтобы зажать эту скрытую вершину. - #КреслоВелоспорт

Снижение центра тяжести за счет переноса веса на внешнюю педаль помогает обеспечить устойчивость, а также откидывание назад над задним колесом для увеличения тормозного сцепления заднего колеса. Таким образом, по моему опыту, тормозить на дуге поворота неразумно, так как вы, скорее всего, потеряете сцепление с дорогой.

Поскольку это не согласуется с другими ответами, было бы полезно, если бы вы могли объяснить свои рассуждения или предоставить ссылки на авторитетные источники, а не просто делать заявления.