ヒルクライムと軽量リムについて考える
みんな大好き某ブログでは、リム重量は登坂性能なのだという。 重量分布が外周に編ると登りで劣るらしい。
某ブログに限らず、ヒルクライムにはハブの重さは関係ない、リムの重量が大切なのだという定説がある。 ここに異議を唱えるような記事は、 検索したものの見当たらないようである。
しかしこの定説、ライフスペース・高橋グルの 「私はそら豆オンリーしか食べない」くらい怪しいと思っている。 あ、このネタがわかるのは前期高齢者以上か。
ばりばりの文系が足りない頭で考えてみた。
全体が軽い車輪が「最高です！」
ヒルクライムで走るときの抵抗は「勾配抵抗」 「空気抵抗」 「転がり抵抗」「機械的摩擦抵抗」の4つであるという。これは定説となっている。
ワット=仕事率=出力とこれら4つの抵抗の合計が釣り合う結果として、 その速度による前進が発生するというもので、この定説が否定されている記事も見当たらない。
そしてヒルクライムではその殆どが位置エネルギーによる勾配抵抗なのだという。つまり、 全体の軽さこそ全て、軽いホイールは「最高でーす!!」 ということである。
あれ!?どこにリム重量が、重量の偏在が関係するんだっけ!?!?
あの、説得力のある動画（笑）はなんだったのか。
この定説とあの定説、矛盾するんだけどどっちが正しいんですか、 と訊いたくても、もう THE GURU こと高橋氏は鬼籍に入られてしまったらしい。 そもそもグルに訊いても 「某技術者の勝手なんです」 とかはぐらかされるのだろうが。
回転と慣性モーメントとリム重量
自転車が前進するとき、 ホイールは回転しておりそこには回転エネルギーが存在している。
回転エネルギー＝(1/2)×(慣性モーメント)×(角速度)
で求められるので、 慣性モーメントの大きさと角速度に依存する。
速い回転には指数関数敵に、 慣性モーメントには二次関数的に比例することがわかる。
そして、重量が最外周に全集中と簡略化すれば、
慣性モーメント=1/8×リムの質量×(リムの外径)2←noteて上付きに出来んのやけど、2乗ね。
700c でこれを計算すれば、最外周の重量は並進しかしない回転中心部分 (ハブ)の2倍ものエネルギーがプラスされることがわかる。
つまり、外周の重さはハンデにしかならない。
ということはやはりリムが軽いことは正義なんだ。やっぱりグルは正しい。 軽いホイールは「最高でーす」 とか言ってて、 ハブが軽いだけのホイールなんて意味ないって。
という説明をすれば、9割以上のひとはひっかかる。 そう、 新興宗教にハマるように。
慣性モーメントと慣性
慣性モーメントはその物体が運動しているエネルギーであって、入出力ではない。 一定速度で一定の運動を続けているかぎり入力はゼロでも変わらない。
ヒルクライムの場合、ローリングスタートではなく、ラインを引いてある（変なクスリじゃないよ）ので、ここを概ね 22kph 前後で通過してリアルスタート。
あとは、斜度によって展開によって加減速をしながら、へなちょこゴールスプリント(しないひとも多い)でフィニッシュする。
富士ヒル GOLD ペースと仮定すると平均時速は約 21kph、慣性モーメントは多少の変化をしながらも、スタートからゴールまで殆ど変化がない。
多少の変化はあるが、推力に対して加速時にはプラス、減速時にはマイナスの抵抗になる。 また、ヒルクライムであればブレーキングにより慣性を熱や音に変えることもない。
そのため、エネルギー収支には影響しないのである。
ということは、重量の偏在なんて関係ないのである。トータルで軽いホイールこそ正義。軽いは 「最高で一す!!」
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ヒルクライムには軽量リム
しかし、ヒルクライムで脚を止めたらどうなるだろう。ただちに停止してしまう。 平地であればしばらくは走り続けるが、登りでは勾配があるので慣性が働かないのである。
ヒルクライム中は常に加速し続けていなければならないような状況であり、ホイールに求められるものは平地とは異なる。
その状況で慣性モーメントが小さくてすむということは、 ヒルクライム中に小さな入力、つまりロウパワーウェイトレシオで登り続けられることに繋がる。
つまり、勾配が大きくなればなるほど、 ホイールの外周の軽さが効いてくるのである。
やはり全体が軽いことよりリムが軽いほうが登りで軽く進む、 というみんなの今までの実感からくる定説は、 説明ができることがわかった。
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そもそも 200･･･おっと、、、 ここから先は秘密。
ということで、真実がわかってもコメント欄に書き込まないようお願い致します。
ホントかウソか、見極めるチカラが試される。
https://note.com/witty_kgw365/n/n85a6ceaf759a
自分で考えようといいながら、答えを書いちゃってた。