Rolling Resistance Sepeda
Rolling Resistance Sepeda

Rolling Resistance (Tahanan Gelincir) dan Ban Sepeda

Ada banyak gaya yang berpengaruh pada saat kita bersepeda, gaya gravitasi, gaya hambatan udara, dorongan angin, kemiringan jalan (tahanan tanjakan), gaya dorong dari pedal, dan gaya tahan permukaan jalan.

Sering kita mendengar istilah rolling resistance ketika berbicara atau membaca artikel sepeda dan kendaraan bergerak lainnya. Apa dan bagaimana pengaruh Rolling Resistance sebenarnya pada sepeda dan kendaraan?

Semua benda yang bergerak sambil berputar pada sebuah permukaan mengalami rolling resistance, seperti roda sepeda, bola bearing, bola, dan lainnya. Sepeda yang mempunyai dua roda sebagai penggelinding utama, tentu saja mengalamai rolling resistance juga.

Pengertian Rolling Resistance

Rolling Resistance (RR) atau kalau bahasa Indonesia disebut tahanan guling/ tahanan gelincir / tahanan gelinding adalah gaya yang menahan laju berputar sebuah benda akibat dari gaya yang terserap pada pemukaan jalannya.

Bersepeda dengan sepeda yang sama di jalan aspal/keras, jalan lembek, jalan berlumpur pastinya berbeda rasanya, itulah pengaruh dari rolling resistance. Untuk mendapatkan kecepatan yang sama, tenaga yang diperlukan pada jalan berlumpur pasti jauh lebih besar daripada tenaga yang kita keluarkan pada jalan aspal. Ya, permukaan jalan menghambat laju sepeda dan kendaraaan yang lewat di atasnya.

Rolling resistance dan ban
Rolling resistance dan ban (Source: tirebuyer.com)

Permukaan tanah yang lembek dan licin meyerap tenaga dan laju sepeda. Permukaan jalan aspal juga menyerap tenaga walaupun lebih sedikit, tetapi jika aspal tersebut berair/basah, maka tenaga yang terserap lebih besar lagi.
Kontak antara ban dengan permukaan jalan akan menentukan seberapa banyak energi yang hilang. Pada sepeda, permukaan tanah yang keras, kering dan kasar menyerap energi lebih sedikit daripada permukaan yang lembek dan basah. Yang kalau dinyatakan dengan angka, rolling resistance jalan keras lebih kecil daripada rolling resistance pada jalan lembek.

Teori Dasar

Secara rumus, untuk menghitung Rolling resistance digunakan rumus:
RR = CRR x W
dimana RR = Rolling Resistance, CRR = Coefficient RR (Koefisien RR), dan W = berat

CRR = Coefficient RR (Koefisien RR) adalah nilai/faktor pada suatu permukaan jalan yang menyatakan besar kecilnya tahanan yang bisa terjadi pada satu jenis ban/roda. Contohnya ada di tabel di bawah.

Koefisien rolling resistance berbeda-beda untuk setiap jenis ban/roda. Nilai CRR jalan aspal untuk ban karet akan berbeda dengan ban besi (track), atau ban botak dengan ban yang memiliki banyak knob.

Menyesuaikan ban dengan rolling resistance

Dari teori di atas, jika kita lihat lebih jauh lagi, ada 3 hal utama yang mempengaruhi performa sepeda dalam hubungan antara ban, jalan, dan kecepatan sepeda, yaitu:

  • Rolling Resistance

Tabel di bawah menunjukkan contoh nilai dari koefisien rolling resitance pada berbagai permukaan jalan, yang dicoba pada kendaraaan dengan ban dan berat yang sama pada berbagai kondisi.

Jenis Permukaan Jalan Crr (% berat kendaraan)
Roda karet Ban Dozer
Beton yang kasar dan kering 2
Perkerasan tanah dn batu yang terpelihara baik 2
Tanah urug kering dengan pemadatan sederhana 3
Tanah urug lunak dengan penetrasi sekitar 4” 8
Tanah/ pasir lepas dan batu pecah 10 4
Jalan makadam 3 5
Perkerasan kayu 3 3
Jalan datar tanpa perkerasan, kering 5 4
Kerikil tidak dipadatkan 15 12
Pasir tidak dipadatkan 15 12
Tanah lumpur 16
Sumber: Prodjosumarto Rochmanhadi (1992)

Dari sini bisa kita lihat dan bandingkan, contohnya jika kita bersepeda pada jalan beton, memutuhkan tenaga 2.5 kali lipat pada jalan datar tanpa perkerasan. mengganti ban dengan yang khusus offroad pastinya akan mengganti nilai dari Rolling Resistance yang ada di tabel di atas. Ban yang terbuat dari karet dan ban dozer (besi) juga mempengaruhi nilai koefisien jalan tersebut.

Yang paling penting untuk diketahui lagi adalah, setiap ban memiliki nilai koefisien rolling resitance yang berbeda-beda, karena bentuk kontak antara ban dengan permukaan tanah bisa berbeda karena perbedaan tekanan angin, bentuk permukaan, lebar dan lainnya. Pada beberapa merk ban sepeda, ada yang memberikan nilai RR ban tersebut pada spesifikasinya, memudahkan kita untuk memahami karakter ban tersebut.

  • Ban

Ban sepeda gunung, sepeda balap memiliki bentuk yang berbeda, lebar berbeda, dan rekomendasi tekanan udara yang berbeda pula. Hal itu tujuannya untuk meminimaliskan rolling resistance, sehingga sepeda bisa melaju dengan cepat, nyaman dan efisien (tidak banyak kehilangan tenaga).

Ban sepeda balap yang slick (gundul) mungkin memiliki nilai rolling resistance yang sangat kecil pada jalan aspal kering, tetapi sangat besar pada jalan berlumpur. Ban sepeda gunung yang lebar dengan tapak menonjol, memiliki RR yang sedang pada jalan aspal kering, tetapi memiliki nilai Rolling Resistance kecil pada jalan berlumpur.

Tekanan udara, bentuk tapak ban, bahan ban akan mempengaruhi Rolling Resistance dan bagaimana ban bisa berputar terhadap permukaannya. Ada banyak penelitian, rumus, teori fisika yang menganalisa pengaruh ban terhadap RR dan kecepatan sepeda/mobil/motor. Karena memang banyak sekali faktor yang berpengaruh di dalamnya. Setiap jenis, bentuk, dan type ban memiliki nilai RR dan koefisien RR yang berbeda, tidak bisa digeneralisasi, tetapi kita setudaknya mengerti apa saja yang bisa mempengaruhi perfoma ban, kecepatan, dan RR, contohnya penjelasan fitur pada ban sepeda Schwalbe dan Maxxis.

Mari kita lihat sekilas, hal-hal apa saja yang bisa membedakan performa ban sepeda dan rolling resistance nya:

  1. Bahan
    Ban-ban sepeda terbuat dari kualitas karet yang berbeda, elastisitas, dan ketebalan yang berbeda pula. Ban yang lembek (soft) pada jalan aspal akan cenderung lebih pelan dibandingkan ban keras, karena lebih elastis, meningkatkan tekanan udara bisa mengurangi RR dan mempercepat laju sepeda.
    Begitu juga dengan ban yang lebih tebal (tidak hanya karena lebih berat), akan membuat roda lebih tertahan pada jalan yang keras dibandingkan dengan roda yang tipis, sehingga membutuhkan lebih banyak tenaga untuk memutar ban yang tebal dibanding yang tipis.Hal ini juga berlaku untuk profil tapak ban.
  2. Lebar
    Secara rolling resistance, pada jalan keras ban yang lebar memiliki nilai RR yang lebih rendah dibandingkan ban yang tipis, karena memiliki bidang kontak lebih banyak sehingga lebih menjaga momentum kecepatan sepeda. Tetapi secara aerodinamik, ban lebar menghadapi hambatan udara yang lebih besar dibandingkan ban yang tipis.

    Pengaruh lebar ban terhadap rolling resistance
    Pengaruh lebar ban terhadap rolling resistance

  3. Tekanan udara
    Mirip dengan bahan dari ban, semakin rendah tekanan udara membuat ban sepeda semakin lembek. Menambahkan tekanan udara akan membuat sepeda lebih cepat, tetapi akan ada titik balik dimana tekanan udara yang terlalu besar akan membuat sepeda yang keras dan sangat kaku. Setiap ban sepeda mempunyai sweet spot (nilai tekanan terbaik) pada suatu permukaan jalan, tekanan udara yang lebih kecil atau lebih besar dari tekanan sweet spot tersebut maka performanya semakin buruk. Tidak selalu berbanding lurus, pengalaman dan eksperimen menajdi sangat berharga untuk mendapatkan nilai tekanan udara yang terbaik untuk suatu permukaan jalan.
    Berikut tabel perbandingan tekanan udara dengan rolling resistance dan efisiensi tenaga.
    Pengaruh tekanan udara terhadap performa sepeda
    Pengaruh tekanan udara terhadap performa sepeda (Sumber: velonews.com)

    Dua jenis ban (Specialized Tubro Cotton 24mm dan Hutchinson Atom 23mm), dicoba dengan berbagai tekanan udara yang berbeda-beda pada permukaan jalan aspal yang sama. Power (watt) menyatakan kekuatan yang dibutuhkan untuk memutar roda pada kecepatan yang sama, semakin kecil = semakin enteng= semakin efisien. Semakin kecil tenaga yang dibutuhkan artinya hambatan jalan yang berhubungan dengan Rolling Resistance juga semakin kecil.
    Ada titik-titik tekanan udara yang terbaik, semakin besar/kecil tidak selalu semakin bagus. Titik terbaik (sweet spot) itu biasanya ada di rentang rekomendasi tekanan udara yang diberikan oleh merk ban.

  4. Jenis Ban sepeda
    Berbagai jenis ban sepeda seperti clincher (dengan ban dalam), tubeless dan tubular juga akan sedikit mempengaruhi rolling resistance. Ban sepeda jenis clincher atau ban yang memakai ban dalam, memungkinkan terjadi sidikit gesekan antara ban dalam dan ban luar ketika sepeda melaju. Ban tubular, mempunyai rolling resistance yang lebih kecil, karena ban dalam dijahi atau dilem pada ban luar, sehingga ban dalam dan ban luar seperti menyatu, dan tidak saling bergesekan.
  5. Masa pakai
    Semakin lama ban dipakai, tapak ban akan semakin aus dan ban akan semakin botak. Tergantung pada area bersepeda, jika kita memakai ban botak ini pada jalan yang keras dan kering (aspal), maka performa ban untuk kecepatan sebenarnya semakin baik. tetapi tentu saja akan semakin memburuk untuk situasi lainnya, seperti jalan yang basah, begitu juga untuk jalan yang menanjak atau menurun.
  6. Suhu
    Kadang ban perlu dipanaskan agar lebih kencang, karena bahan karet akan berubah bentuk akibat dari suhu. Seperti pembalap motor yang memanaskan ban sebelum memulai lomba agar ban terasa lebih menempel di jalan.

Faktor-faktor di atas memiliki batas maksimum dan titik balik yang pada akhirnya akan mengubah karakter dari ban tersebut. Tidak ada ban sepeda yang sempurna, ban dengan rolling resistence yang baik biasanya akan mengorbankan tanahan tusuk (pucture resistance) atau aerodimisnya, begitu juga sebaliknya.

Tidak ada ban yang sempurna
Tidak ada ban yang sempurna
  • Berat Sepeda dan Pesepeda

Berat dari sepeda dan pesepeda tentu saja akan membuat kontak ban dengan permukaan tanah yang berbeda, sehingga nilai dari Rolling Resistance juga akan berbeda. Berat berbanding lurus dengan Rolling Resistance, yang artinya semakin berat sepeda maka semakin berat pula RR yang akan diderita sepeda tersebut.

Memilih ban sepeda yang tepat dan meminimalkan Rolling Resistance akan meningkatkan efisiensi tenaga. Ban yang salah pada medan yang salah hanya akan memboroskan tenaga. Kombinasi dari lebar, tapak ban, tekanan angin dan permukaan yang dilewati adlah faktor utama untuk menentukan ban yang efisien. Berikut contoh perbedaan merk, model dan harga ban sepeda yang membuat perbedaan efisiensi dan rolling resistance yang berbeda:

Merk ban Model TPI Lebar (Inci) Berat (gr) Tinggi Knob (mm) RR 8 psi 0.6 bar (Watts) RR 12 psi 0.8 bar (Watts)
Schwalbe Jumbo Jim LiteSkin 127 4 1079 3.7 36.9 28.7
Specialized Fast Trak Fat 120 4 1189 3.2 43.4 34.1
VeeRubber Vee 8 120 4 1385 3.3 45.8 35.2
Surly larry 120 3.8 1212 4.5 48.4 37.7
45NRTH Husker Du 120 4 1290 4.3 51.7 40.6
Maxxis Mammoth 120 4 1271 3 54.7 40.7
Panaracer Fat B Nimble 120 4 1135 4 55.4 43.5
Kenda Juggernaut Pro 120 4 853 3 59.2 47.6

Mengurangi hambatan jalan dan rolling resistance dapat dilakukan dengan banyak cara. Pahami spesifikasi dari ban, fitur dari ban tersebut sebelum menggunakannya untuk performa sepeda yang lebih baik.