【輪組】輪子的慣性好，平路速度才好維持？

這是小索最常聽到的一句話：「老板我要一個慣性好的輪子，我要跑平路用的。」每次聽到這個，小索就要想想怎麼跟車友解釋。

先Google一下，什麼是「慣性」：慣性（英語：inertia）是物體抵抗其運動狀態被改變的性質。物體的慣性可以用其質量來衡量，質量越大，慣性也越大。因為抵抗其運動狀態被改變，所以往往被解讀成慣性大（重）的輪子，平路速度好維持，真的如此？

假設今天一台車上載了許多貨物，那跑起來會更省油嗎？這是沒可能的吧！可以想像油耗等同於體力的消耗，移動更重的物體實則是更耗力。那到底一個重的輪子會有怎樣的效果？

註：單看輪子的前進是轉動+移動，包含圓周運動（轉動慣量）以及直線運動（慣性）。本篇討論盡可能說的淺顯易懂而做了簡化，暫不提及圓周運動的轉動慣量，有興趣探討的車友可閱讀另一篇文章《CHC沒講到的「動能」-- 重的輪子慣性好，平路就好騎??》。

▲ 慣性大（重）的輪子，平路速度才好維持嗎？（圖片來源：123RF）

大家都知道牛頓第二運動定律：F=ma
m：物體的質量
a：加速度
F：施予物體的力，有正有負（在單車上的正向力就是透過踩踏板施予輪子轉動的力，負的就是風阻、滾動阻力...）

這式子告訴我們，當施予一樣大小的力，質量愈大的物體加速度愈慢。重的輪子在持續踩踏板時，速度上升得比較慢，踏板不踩時，速度掉得也比較慢；而輕的輪子，起步很輕腳。這就是所謂慣性：物體抵抗其運動狀態被改變的性質。

那回到我們的主題：平路好維持的輪子。

之前的式子告訴我們，慣性大（重）的輪子影響的是加速跟減速的時間，但並不影響到物體移動時最終的穩定速度。人施力於踏板，產生一股向前的力道，但會伴隨著一些阻力（風阻、滾阻、傳動系統的內阻…），當前進的力與阻力和為＂零＂，就會達到最終的穩定速度。

※牛頓第一運動定律（即慣性定律）：若物體不受外力或合力為零時，則靜者恆靜，動者恆作等速度直線運動。

那什麼輪子才能讓我平路最省力？這句話實則已經點出重點，就是阻力最低的輪子。陶瓷培林對省力有限，ZIPP 說過 50km/h 少0.8w……顯然這不是個聰明的投資。

▲ 點圖可放大查看（圖片截取自ZIPP官網／小索提供）

再想想，是什麼影響我們平路騎不快的原因？？

所以平路好維持的輪子第一個重點是要能有更低風阻。

這邊小索引用國外的風洞測試結果，同一支車架（Cube Litening Race C:62），只差在輪子 MAVIC Ksyrium Elite 對比 ZIPP 404。既然是測試，那條件就需先確認：風速45km/h，角度-20~+20°，只有下半身+車，而且機械腿還會踩踏板。

差異如下圖，依不同的風向角度，功耗差距落在1W~20W之間，低風阻板輪在側風下會有更低的功耗（圖中約在-14度）。當然，測試的條件是在時速45km之下，若是正常點時速30km，能讓我們能省多少力？大約0.3W~5.9W。

▲ 點圖可放大查看（圖片來源：TOUR MAGAZINE）

當然條件要先說清楚：時速是29km/h，單輪的負重42.5kg；測試的條件近可能貼近現實。

很多人都會忽略胎的滾動阻力，但事實上這個值落差極大，下圖比較同一廠牌外胎（schwalbe）的差異：

Schwalbe pro one : Lugano = 11w : 21.9w

若是車+人85kg，裝這兩條胎，在時速29km下功耗差距將會是驚人的21.8w。

▲ 點圖可放大查看（圖片來源：BICYCLE ROLLING RESISTANCE）

講了這麼多，小索下點結論：

平路好維持的輪子有兩個重點，風阻夠低、胎的滾阻也要低。
一般輪子的風阻差異不會天差地遠。（換個輪子，時速40km輕鬆巡航→這只是玩笑話，別太認真）但有些輪子的設定會讓風阻大得誇張，比方很粗的輻條、輻條數目非常多。Mavic、Campagnolo用了許多粗粗的鋁輻條在中低框的輪子上（ksyrium pro, shamal），但不會在高板的輪子上看到鋁輻條，大廠知道自己在做什麼。
不同的胎滾阻差異頗大，騎乘速度（風速）不快的情況下，胎的滾阻差異甚至可壓過低風阻板輪。避免用滾阻特別不佳的胎，當然除非有別的考量（練身體、非常防刺耐磨）。
當速度（風速）上升，風阻成平方比上升，低風阻板輪的效益就會慢慢顯現。（講白話一點，像我一樣肉腳平路騎不快，用好一點的胎或許比板輪更有效果。）
高板輪雖然有較低的風阻，但面對強大的側風時，會大大增加控車的難度與危險性。
輪子的重量雖與平路速度的維持無關，但面對走走停停（紅綠燈）、起伏的山路會有直接影響；負重是一點一滴慢慢消耗你的體力。
重的輪子加速反應慢，非常不適合常常需要加速的騎乘（比方：繞圈賽）。

雙塔520是平路，繞圈賽也是平路，鐵人三項的自行車項目也多是平路……，這些都是平路，但在輪子的選用上差異頗大；要如何聰明的選擇適合的器材上場是我們大家都該了解與學習的。當然上述只是小索個人淺見，有任何問題歡迎提出討論。