Otpor kotrljanja

Otpor kotrljanja energija je koju guma raspršuje dok se kotrlja po cesti te sila koju vozilo zbog toga mora neprekidno svladavati. Iako se može činiti da se kotač slobodno kotrlja, dodirna površina na kojoj se guma susreće s cestom neprestano se spljošti, a zatim otpušta dok se guma okreće. Guma i njezina unutarnja struktura ne vraćaju svu energiju utrošenu na njihovu deformaciju; dio se gubi kao toplina. Taj gubitak, ponovljen tisuću puta u minuti pri brzinama na autocesti, očituje se kao sila usporavanja protiv koje motor ili elektromotor mora neprestano raditi.

Glavni je uzrok svojstvo gume nazvano histereza, kašnjenje između naprezanja unesenog u materijal i energije koju on vrati. Dok svaki dio gazećeg sloja i bočnice ulazi u dodirnu površinu biva zgnječen, a dok izlazi vraća se u prvotni oblik, no nešto manje energično nego što je bio sabijen. Inženjeri guma stoga oblikuju smjese gazećeg sloja i konstrukcije karkase tako da smanje to unutarnje trenje. Sporedni doprinosi dolaze od malog proklizavanja i strugnja unutar dodirne površine, savijanja kotača te manjeg aerodinamičkog otpora oko rotirajuće gume.

Otpor kotrljanja važan je jer je, zajedno s aerodinamičkim otporom, jedna od dvije glavne sile koje vozilo mora svladavati pri ustaljenoj vožnji, a prevladava pri manjim brzinama gdje je otpor zraka skroman. Svaka jedinica energije izgubljena na njega energija je koju mora isporučiti gorivo ili baterija, pa izravno utječe na potrošnju goriva kod automobila s motorom s unutarnjim izgaranjem i na domet kod električnih vozila. Skromno smanjenje može donijeti mjerljivo poboljšanje potrošnje, zbog čega je postao pomno konstruiran parametar i zašto se energetske ocjene guma pojavljuju na standardnoj EU oznaci guma.

Najveća pojedinačna varijabla u svakodnevnoj upotrebi tlak je punjenja. Nedovoljno napuhana guma savija se više pri svakom okretaju, povećavajući gubitke od histereze, dižući otpor kotrljanja, stvarajući dodatnu toplinu i ubrzavajući trošenje, a sve to neprimjetno pogoršava potrošnju. Održavanje guma na tlakovima koje preporučuje proizvođač najjednostavniji je način da se otpor kotrljanja drži pod kontrolom. Svoju ulogu imaju i masa vozila, cestovna podloga i temperatura, jer teži teret ili hladna, hrapava podloga povećavaju potrebnu silu.

Gume s niskim otporom kotrljanja osmišljene su upravo radi smanjenja tih gubitaka, kroz optimizirane smjese, često uz upotrebu silicija, te lakše i krući su izvedbe, pa se naveliko ugrađuju na hibride i električne automobile gdje je učinkovitost prvenstvena. Cijena tomu jest da ista svojstva koja smanjuju histerezu mogu malo smanjiti prianjanje na mokrom ili dugotrajnost ako se prejako forsiraju, pa proizvođači uravnotežuju otpor kotrljanja prema kočionim svojstvima i izdržljivosti. Razumijevanje toga pomaže objasniti zašto ispravni tlakovi, izbor guma, pa čak i stil vožnje, imaju tako izravan utjecaj na troškove eksploatacije i domet.