Видимо, благодаря тому, что физика изучается в период активного пубертата, всё связанное с техникой окутано пеленой мифов и предрассудков, велосипед — не исключение. Среди немногочисленных узлов велосипеда первое место по концентрации лулзов и нелепиц заслуженно достается колесам. Амортизация регулярно пытается их подвинуть, но колеса есть на каждом велосипеде, а амортизация нет.

В этой заметке я не буду пытаться объять необъятное: литые колеса, колеса из композитных материалов и колеса около классической конструкции со спицами из экзотических материалов, остановлюсь на традиционных колесах со стальными спицами.

Колесо состоит из обода, втулки и спиц, соединяющих эти элементы в одно целое с помощью ниппелей. И на этом этапе появляется первое недопонимание — как работает колесо? Немногочисленная часть ответчиков считает, что колесо опирается на спицы, как колесо телеги. Но это, конечно же, абсурдно, учитывая как колесо устроено и насколько спицы длинны по сравнению со своей толщиной. Фактически, спицы — это струны, стягивающие обод в геометрический центр.

Понимая это, остаётся не очевидным как же все-таки колесо работает и воспринимает нагрузку. Второй более логичный вариант заключается в том, что колесо «висит» втулкой на верхних спицах, и при вращении спицы, находящиеся внизу, ослабевают, а находящиеся сверху — натягиваются. К сожалению, эта стройная теория не находит экспериментального подтверждения. Если замерить натяжение спиц на нагруженном велосипеде, то обнаружится, что падение натяжения на нижних спицах с десятки раз выше, чем возросшее напряжение на верхних.

На самом деле колесо «стоит» на нижних спицах, но не в смысле того, как стоит на колоннах здание, а в том смысле, что преднатянутым своим состоянием они удерживают обод, в то время как падение напряжения хотя бы на одной спице увеличивает диаметр обода, и возникающая нагрузка перераспределяется на остальные спицы.
Для более легкого восприятия можно представить каплю воды в невесомости: если в неё не сильно ткнуть жирным пальцем, то с обратной стороны капли пупырка от пальца не появится. Изменение объема жидкости передастся во все стороны равномерно, а сила поверхностного натяжения будет пытаться сохранить шарообразную форму капли. Собственно, капля и ведет себя как шарообразное колесо с бесконечно большим числом спиц.

В следующих сериях будут рассмотрены причины внезапной гибели колес и как это предотвратить.