チャリンコ考学【転がり抵抗を考える編】

ジェロニモで?すsai.wingpen

この回は「転がり抵抗」について考えます。

図

チャリンコで走っているときは、当然ながらタイヤが転がります。
この“転がる”時に“抵抗”が発生します。

「転がり抵抗」の式は↓こうなっています。

式

そして、記号と単位は↓こうなります。

記号単位



「転がり抵抗」の要因は、厳密にいうと
1)タイヤの変形
2)接地部分の摩擦
3)タイヤが受ける空気抵抗

の3つらしいのですが、“3)項”は既に「空気抵抗編」で
“勘定”に入れているとして除きます。

変形

“タイヤの変形が9割影響”しているとのことですが、
“1)項と2)項”をまとめて「転がり抵抗係数」とします。

一般に、
レール上の鉄道車両の車輪:0.0002?0.001
舗装道路を走る自動車タイヤ:0.01?0.015
そして、タイヤ空気圧力8barで時速50km/hrの
自転車タイヤ:0.0022?0.005

だそうで、この値が小さいほど「転がり抵抗」は小さくなります。
ここでは一応、ロードチャリンコについては
「転がり抵抗係数: 0.005〔/〕」
とします。

さて、この「転がり抵抗」には、
A-PATCH諸兄が気になさっている
体重やチャリンコ重量などの「重さ」が関係してきます。
モチロン、重ければ「転がり抵抗」は大きくなります。

ジェロニモの体重は約 66kgf
チャリンコ(ペダル付き)の重さが 9.6kgf
ボトルの水が 0.5kgf
スペアタイヤが 0.3kgf
その他、工具・ワイヤロック・サイクルメータ諸々で、一応
『全部の重さ: 78〔kgf〕』
とします。

これで、記号と数値は↓こうなり、

記号数値

よって、「転がり抵抗」は↓こうなります。

抵抗計算

そして、「空気抵抗」のときと同じように
『時速20kmで1時間チャリンコを走らせた体重66kgのジェロニモが、
Cr-Moロードレーサーの「転がり抵抗」に打ち勝つために消費する』
エネルギーを計算すると↓こうなります。

エネルギー計算

つまり、
『時速20kmで1時間チャリンコを走らせた体重66kgのジェロニモが、
Cr-Moロードレーサーの「転がり抵抗」に打ち勝つために 77kcal の
エネルギーを消費する 』ことになります。

350ml缶ビール1本は約150kcalですから、
転がり抵抗に打ち勝つ分で、半分は飲めるワケです^o^!

*******************************************

ここで、「空気抵抗(その3)編」の天挙さんコメントにおける“ご質問”
にお答えします。

ご質問:<慣性の法則からすると、平坦コースではスピードに乗ってしまえば
総重量が重い方が、向かい風に有利な気がしますが、カーボンバイクの様な
軽いチャリの方が楽な気もします。>

⇒“慣性の法則”は、例の“リンゴが木から落ちるのを見て・・・”
一発あてたニュートンというおっさんが整理した基本法則の中にあるもので、
「運動の第一法則」っていいます。
その中に、
「運動している質点は、力を加えられない限り、等速直線運動を続ける」
というのがあるのですが、天挙さんご指摘の通り、
“スピードに乗って(=運動している質点)しまえば総重量が重い方”が
“空気抵抗”に打ち勝つための“力”としては有利ということになります。
しかしながら、“空気抵抗というマイナスの力を加えられている”ので、
“等速直線運動を続ける”ワケにはゆかないのです。
おまけに、本編を見てお判りのように、むしろ「転がり抵抗」的には不利です。
また、“総重量が重い”分だけ、ある“速度”に達するためのエネルギー
(←運動エネルギーを増加させるために供給するエネルギー/後編で考えます)
もそれなりに消費しているはずです。
「カーボンバイクの様な軽いチャリの方が楽な気もします」は、
その辺の“差”がトータルして影響してくるのではないでしょうか。

********************************************

次回は、チャリンコ考学【上り坂を考える編】のココロだ?ぁ

【参考資料】
社団法人 日本自動車タイヤ協会 HP
Wikipedia(インターネット百科事典)
「機械要素設計(1)」オーム社

デハデハ。

にほんブログ村 自転車ブログ ロードバイクへ
にほんブログ村
スポンサーサイト

コメント

非公開コメント

うぉ~っ!ありがとうござました!

どうも天拳です!懇切丁寧なご返答ありがとうございました。もっと大規模な例なら慣性の法則に当てはまるかもしれないけど、チャリの様な軽量な次元だと、ちょっとした風向きの変化なんかに左右されちゃいますもんね!ロードの場合、長時間そんな感じの抵抗と戦うわけですもんね。そりゃぁ軽い方がいいや!それに重さによる転がりの抵抗もあったんですね!よく解りました!!ありがとうございました。ジェロ教授!

ご理解、ありがとうございます

この手の考察は、インターネット上に多く取り扱われているのですが、
専門的過ぎたり、あるいは極端に雑であったりで、自分なりに・・・と思い始めてみました。
今まで、チャリンコでエネルギー補給についてはあまり頓着が無く、どちらかというと“根性で・・”タイプでした。
OKABOUZUさんと走り始めた頃、一度バテてしまったときに、「エネルギーと水分補給はマメにしたほうがイイッスよ~」とのご指導で“目覚め”た経緯があります。
天挙さんは、体重があり、体も大きい方なので、戦略的には次の3点が有効かと察します。
1)向かい風に対しては、できる限り小さくなる(←投影面積を小さくする)
2)重量があると“下り坂で大きなエネルギー”をもらえます。(乞う、後編)
そのエネルギーを、その先の登り、あるいは平地での“加速”に有効利用する
3)恵まれた体格をベースにして、筋力と持久力をアップする
以上で~す ^_^)

ありがとうございます!

どうも天拳です!ジェロさんアドバイスありがとうございます!これからはこの3点を意識しながら走ってみます!(1)はそろそろポジションを変えようかと思ってます。ステムを10mm長くしようかなって(2)はとくに重要ですね。奥武蔵グリーンラインのようなコースは特に!あと尾根幹も!(3)はとにかくLSDで心肺を鍛えたいですね!それとグリコーゲンばっか消費するんじゃなく、脂肪燃焼系のペダリングを身につけなきゃデスネ!ありがとう御座いました。ジェロ教授!
上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。