Съпротивление при търкаляне

Съпротивлението при търкаляне е енергията, която гумата разсейва, докато се търкаля по пътя, и силата, която автомобилът трябва непрекъснато да преодолява в резултат. Макар че колелото изглежда се търкаля свободно, опорното петно, където гумата среща пътя, постоянно се сплесква и след това освобождава, докато гумата се върти. Каучукът и вътрешната структура не връщат цялата енергия, използвана за деформирането им; част се губи като топлина. Тази загуба, повтаряна хиляди пъти в минута при магистрални скорости, се проявява като задържаща сила, срещу която двигателят или електромоторът трябва да продължава да работи.

Основната причина е свойство на каучука, наречено хистерезис — изоставането между деформацията, вложена в материала, и енергията, която той връща. Когато всяка секция от протектора и страничната стена влиза в опорното петно, тя се сплесква, а когато го напуска, се връща обратно, но малко по-слабо енергийно, отколкото е била сплескана. Затова инженерите на гуми проектират смесите на протектора и конструкцията на каркаса така, че да сведат до минимум това вътрешно триене. Вторичен принос идва от малкото количество приплъзване и стъргане в опорното петно, огъването на колелото и слабото аеродинамично съпротивление около въртящата се гума.

Съпротивлението при търкаляне има значение, защото заедно с аеродинамичното съпротивление е една от двете основни сили, които автомобилът трябва да преодолява при равномерно движение, и преобладава при по-ниски скорости, където съпротивлението на въздуха е скромно. Всяка единица енергия, изгубена за него, е енергия, която трябва да се достави от гориво или акумулатор, така че то пряко влияе на разхода на гориво при автомобилите с двигател с вътрешно горене и на пробега при електрическите автомобили. Дори скромно намаление може да доведе до осезаемо подобрение на икономичността, поради което то се превърна в прецизно конструиран параметър и поради което енергийната оценка на гумите фигурира на стандартния EU етикет за гуми.

Най-голямата променлива в ежедневната употреба е налягането на гумите. Гума с недостатъчно налягане се огъва повече при всяко завъртане, увеличавайки загубите от хистерезис, повишавайки съпротивлението при търкаляне, генерирайки допълнителна топлина и ускорявайки износването — и през цялото време тихо влошава икономичността. Поддържането на гумите при препоръчаното от производителя налягане е най-простият начин да се държи съпротивлението при търкаляне под контрол. Масата на автомобила, пътната настилка и температурата също имат своя дял, тъй като по-тежък товар или студена, груба настилка увеличават необходимата сила.

Гумите с ниско съпротивление при търкаляне са проектирани специално да намалят тези загуби чрез оптимизирани смеси, често със силициев диоксид, и по-леки, по-твърди конструкции, и масово се монтират на хибриди и електрически автомобили, където ефективността е първостепенна. Компромисът е, че същите характеристики, които намаляват хистерезиса, могат леко да намалят сцеплението на мокро или дълготрайността, ако се преследват твърде агресивно, затова производителите балансират съпротивлението при търкаляне спрямо спирачните качества и издръжливостта. Разбирането му помага да се обясни защо правилното налягане, изборът на гуми и дори стилът на каране имат толкова пряко отражение върху разходите за експлоатация и пробега.