Si inflo las ruedas de mi bicicleta con helio en lugar de aire puro, ¿qué pasaría si la fuerza aplicada sobre mis pedales fuera constante?
¿Iría más rápido debido a la menor fricción con el suelo? ¿Iría más despacio porque tendría menos contacto con la superficie sobre la que estoy montando? ¿O no habría ninguna diferencia?
No iba a hacer mucho la diferencia. Vamos a cuantificar cuánto.
En primer lugar, estimar el volumen de un neumático de bicicleta. La mayoría se puede rodear con el pulgar y el índice, lo que da un área de sección transversal de la orden de $\pi\rm\,cm^2$. Un "700c de rueda" es el nombre de su diámetro, acerca de $700\rm\,mm$, de manera que la circunferencia es un par de metros. Que le da un neumático de la bici de volumen de alrededor de $600\rm\,cm^3$. Parece existir bicicleta de montaña de neumáticos con un diámetro de cinco pulgadas, por lo que el extremo superior de los neumáticos de los volúmenes es de treinta o cuarenta veces más grande, quizás $24\,000\rm\,\rm cm^3 = 24\,liter$. Vamos a utilizar este volumen.
La fuerza de flotación ejercida por un fluido es igual al peso del fluido desplazado. La masa de $24\rm\,liter$ de aire es de alrededor de $24\rm\,g$. Esto no es mucho de elevación en comparación con el de la masa de un típico ciclista. De hecho, el cambio de las típicas llantas/neumáticos (que se vio proporcionaría aproximadamente el $0.6\rm\,g$ de ascensor, si que me perdonen proporcionar una fuerza con unidades de masa) probablemente el incremento de la masa de la bicicleta por más de $24\rm\,g$, así que vas a salir más pesado más que los claros.
Un neumático de bicicleta debe rodar por el suelo sin que se resbale. (La fricción de rodadura, viene de la rueda del movimiento alrededor del eje, y en menor medida de la deformación de la llanta cerca de la tierra.) Si usted puede proporcionar una cantidad significativa de levante, los neumáticos serían más propensos a patinar durante los arranques difíciles y los topes, pero la fricción de rodadura, no sería muy diferente. Proporcionando esta elevación en los neumáticos podría hacer que la moto en vertical inestable --- se quiere dar la vuelta, con los neumáticos en el aire y el ciclista en el suelo. En tales invertida de configuración, tendría que ir más lento y a encontrar el viaje se hace más cómodo.
Aligerar cualquier parte de la moto hace que todo el sistema de moto y piloto sea menos estable. Pasar de una bicicleta híbrida pesada a una bicicleta de carretera ultraligera requiere que el ciclista mejore su capacidad de equilibrio, ya que todo el sistema se vuelve más pesado en la parte superior. No puedo imaginar que los neumáticos sean tan ligeros como para hacer flotar la bicicleta. Habría víctimas en masa.
Otros mencionaron que la diferencia de peso será pequeño, del orden de 10 g (se debe tener en cuenta la presión de los neumáticos). Usted debe tener en cuenta a pesar de que el encendedor neumáticos también tienen un menor momento de inercia (inercia rotacional), lo que debería facilitar la aceleración. Algunas personas también se menciona helio de la más alta conductividad térmica, lo que supuestamente podría ayudar a prevenir la acumulación de calor (http://www.bikeforums.net/road-cycling/331014-helium-your-tires-truth-myth.html)
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La única diferencia es que los neumáticos se desinflan un poco antes, ya que el helio se escapa más fácilmente a través de la válvula y otras aperturas diminutas. No habrá ninguna diferencia en el rendimiento, ya que la diferencia de masa entre el helio y el aire no tendrá ningún efecto medible en la fricción o el peso.
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@hdhondt Eso parece más una respuesta que un comentario.
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Si se bombea el neumático a la misma presión, ¿crees que habrá una diferencia en el rendimiento?
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Para su información, la frase " ¿Iría más rápido debido a la menor fricción con el suelo? " es un error muy común. El "rozamiento con el suelo" que se produce en las ruedas rodantes es no contrarrestando el movimiento de los coches.
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@hdhondt Sí, el helio se filtraría - pero de una manera mucho peor que la que has descrito: Que yo sepa, el helio difunde (se filtra) a través de absolutamente cualquier material. Como el vidrio, el acero, el oro, el diamante... cualquier cosa. La razón es que las moléculas son realmente pequeñas, y caben en cualquier tipo de huecos de la red cristalina, etc. Es el gas con las moléculas más pequeñas: es monoatómico. El hidrógeno, con átomos más pequeños, tiene moléculas diatómicas.