亞運會自行車項目明天開賽,點擊獲取選車攻略!_風聞
中科院物理所-中科院物理所官方账号-09-24 21:05
亞運會自行車項目明天開賽,點擊獲取選車攻略?最近第19屆亞運會在杭州盛大開幕,自行車項目分為公路自行車、場地自行車、山地自行車和競速小輪車,共產生20枚金牌。
看到這麼多不同分類的自行車比賽,小編很好奇不同種類自行車之間的差別是什麼呢?

杭州亞運會自行車賽道(圖源網絡)
自行車,作為一種歷史悠久的交通工具,最早可以追溯到1818年。最早的自行車只是兩個車輪用橫杆連接,靠蹬地前進。
經過近兩個世紀的演變,現代的自行車已經有穩定的車身、可轉向的把手和鏈條驅動的車輪,成為人們日常通行的交通工具之一,同時自行車騎行也作為一項競速運動出現在各大體育賽事中。
那麼發展到現在的自行車是如何分類的呢?
根據不同的騎行風格,自行車的性能也有所不同,關鍵的考慮因素是騎行的地點和方式。
不同自行車子類別之間的界限可能很模糊,差別比較明顯的是山地車和公路車,從兩個車型的名字也可以看出,山地車更適合山路、沙地等複雜路況,操縱性和制動性非常好,而公路車則路面條件是有一定要求的,它的設計側重點在於提高速度。
那麼具體的差別是什麼呢?讓小編帶大家對比一下這兩種自行車的設計,分析一下其中的物理吧!
輪胎
Wheel
對於自行車來説,輪胎的差異無疑是最顯著的。

山地車輪胎(圖源網絡)
車輪滾動前進的原理是轉動的車輪與路面接觸的部分的摩擦力,產生來源不同的摩擦力在滾動過程中有不同作用。
將輪胎與地面接觸的部分近為沒有相對運動,但有向後的相對運動趨勢時,產生的摩擦力是前進方向驅動的牽引力。
考慮輪胎運動中的非對稱形變,地面支持力偏離軸心,會給輪胎一個阻力矩,這是滾動阻力的主要來源。
輪胎和路面之間的相對運動會產生一個向後的滑動摩擦力,這也是滾動阻力的來源之一。
山地自行車面對複雜的路面,要順利經過崎嶇坎坷的山地,輪胎主要考慮的因素就是增加牽引力和附着力,因此往往採用表面有不規則凸起花紋的較寬輪胎。
公路自行車對路面的要求很高,在足夠平整的道路上,輪胎需要保證有足夠的附着力,同時能夠減少阻力從而達到更高的速度,因此一般採用接觸面較小的較窄輪胎。

公路車輪胎(圖源網絡)
車把
Bar

山地車車把(圖源網絡)
車把的寬度決定了前輪方向的操控性,手握在相對轉軸較遠的位置,施加相同的力,產生的力矩更大,更便於操控。
但是張開手臂握把也會導致騎行前進方向的橫截面變大,要克服更大的風阻,不利於競速。
山地自行車通常是把手較寬的直把,操控性更好,便於安全通過複雜地形。
公路自行車在平整道路上追求速度,要降低風阻,因此採用更窄的車把。

公路車車把(圖源網絡)
車架
Frame

山地車車架(圖源網絡)
車架的差異主要體現在材質的不同,一般採用碳纖維或鋁合金。
碳纖維是由碳元素經過編織加工後利用環氧樹脂粘和加固的一種混合物,有高強度和低重量的明顯優勢,但抗穿刺能力差,不耐用同時相對昂貴。
鋁合金車架比碳纖維車架便宜,但相對更重。
其他車架材料還有鋼合金和鈦合金。
山地車面對各種複雜的路況,最重要的是追求穩定性、減震,所以車架一般採用比較結實的合金。
公路車追求速度,輕量是首要要求。

公路車車架(圖源網絡)
前叉
Fork

山地車前叉(圖源網絡)
前叉是山地車特有的組成部分,用於應對坎坷路面時減震。
其原理是遇到坎坷路況時,車身下壓使彈簧壓縮,存儲彈性勢能,這時讓有黏性的油通過一個小孔流出,減緩彈簧回彈的速度,從而使能量耗散。類似一些大門上用來減緩關門速度的阻尼設計。
通過調節小孔的大小可以控制阻尼的程度,用於適應不同的路面,應用上有比較自由的可調性。
公路自行車面對的路面都很平整,而且追求更輕的車重,因此不需要安裝前叉。

山地車前叉(圖源[1])
自行車是我們日常生活中的便利交通工具,同時也是體育賽事中歷史悠久的競速項目,現在也有越來越多的騎行愛好者參與到這項運動中來,自行車的設計發展也在不斷的引進新材料,新技術,對於不同人羣的需求有更細的分類。
寫到這裏已經躍躍欲試的小編決定去擁有一輛屬於自己的自行車,今天的夢想是成為騎行達人!
參考資料
[1] 有前叉不怕震[J]. 孔雀;壘猴;無右.新知客,2009(09)
[2] 山地車和公路車的區別?- 知乎 (zhihu.com)
[3] 自行車的那些事 —— 自行車的前世今生 - 知乎 (zhihu.com)
[4] 低滾阻輪胎在降低滾動阻力的同時是否會對輪胎的抓地力有影響?- 知乎 (zhihu.com)
[5] 山地自行車車架詳細介紹(碳纖維山地車車架&鋁合金山地車車架&山地車車架類型) - 知乎 (zhihu.com)