미니벨로와 사이클의 대결 - 관성모멘트

▲사이클과 미니벨로

다른 것인데 같은 기능을 하는 것이면 우열을 가리고 싶어 하는가 봅니다.

특히 남자들에게 움직이는 것이라면 더더욱.

 

한 때 인라인 열풍이 불 때 자전거와 인라인의 속도 대결과 논쟁이 한창이더니 가끔은 미니벨로 같이 바퀴 작은 자전거와 MTB나 사이클과의 속도 경쟁에 궁금해 하시는 분들을 보게 됩니다.

 

"미니벨로한테 따였어! OTL""

 

미니벨로는 빠르기 어려운데 그런 미니벨로한테 졌다는 것이 이해가 안 된다는 것처럼.

결론부터 말씀드리자면 바퀴가 크다고 빠른 것은 아닙니다.

바퀴가 크다고 빠르다면 고속버스가 승용차보다 빨라야 하는데 그렇지 않습니다.

 

물리적으로 바퀴의 크기는 전체 일에 영향을 주지 않습니다.

큰 바퀴를 돌리려면 큰 힘이 필요하고

작은 바퀴를 돌리려면 비교적 작은 힘이 필요합니다.

관성모멘트란 물리학 용어가 있습니다.

 

관성모멘트란 어떤 축의 둘레를 회전하고 있는 물체에 회전력을 가해 축 주위를 도는 회전속력을 변화시키려고 할 때, 물체가 보이는 저항의 크기를 말한다.

라고 백과사전에 나오네요.

 

동일한 힘으로 돌린다면 큰 바퀴가 한 바퀴 돌 때

작은 바퀴는 더 많이 돌게 됩니다.

결국 이동거리는 똑같아지게 됩니다.

그래서 바퀴가 작은 자전거가 더 높은 기어비를 놓을 수 있습니다.

실제로 미니벨로의 체인링의 톱니수가 더 많을 것을 볼 수 있습니다.

 

미니벨로한테 따라잡히거나 추월당했다고

아쉬워하기도 하는데 그럴 일이 아닙니다.

타는 사람의 체력에 따른 것이지 자전거에 따른 것이 아닙니다.

 

스프린트용 미니벨로면 사이클과 거의 같습니다만

정말 바퀴 작고 페달링 자세 안 나오는 미니벨로로 빠르게 탈 수 있다면 타는 사람이 대단한 것입니다..

 

관성모멘트나 더 볼까요.

 

위 그림들 중에 (d) Hollow Cylinder 가 자전거바퀴와 거의 유사합니다.

(a) Thin Hoop 의 경우에는 회전체의 무게가 거의 대부분 테두리에 집중되어 있는 형태로 자전거바퀴와는 다릅니다.

자세히는 모르지만 공식으로부터 하나는 알 수 있습니다.

어쨌든 회전체의 반지름이 클수록 관성모멘트도 비례하여 커지고, 돌리기 위해서는 그만큼 힘이 더 들어간다는 것입니다.

그렇지 않다면 바퀴만 크게 하면 무한대의 속도가 나오게 되는데 이러면 물리학이 뒤집어지겠죠.

하지만 한 번 움직였다면 그것을 멈추는데도 큰 힘이 들겠죠. 

관성모멘트를 결정하는 변수는 바퀴 무게와 바퀴의 크기입니다.

반드시 그런 것은 아니지만 바퀴가 작아서 무게가 덜 나간다면 관성모멘트가 작아 가속에 유리하고

바퀴가 커서 무게가 더 나간다면 가속에는 불리하지만 가속된 속도를 유지하는데는 유리합니다.

오르막에서는 관성이 작아지니 가벼운 바퀴가 유리하고, 평지에서는 무거운 바퀴여도 괜찮을 때도 있고

내리막에서는 무거운 바퀴가 잘 나간다는 것을 알 수 있습니다.