Otpor kotrljanja

Otpor kotrljanja je energija koju pneumatik rasipa dok se kotrlja po podlozi, kao i sila koju vozilo zbog toga mora neprekidno da savladava. Iako se može učiniti da se točak kotrlja slobodno, kontaktna površina, gde guma dodiruje podlogu, stalno se sabija i potom oslobađa dok se pneumatik okreće. Guma i unutrašnja struktura ne vraćaju svu energiju utrošenu na njihovu deformaciju; deo se gubi kao toplota. Taj gubitak, ponovljen hiljadama puta u minuti pri brzinama na autoputu, ispoljava se kao usporavajuća sila protiv koje motor mora neprekidno da radi.

Primarni uzrok je svojstvo gume zvano histerezis, kašnjenje između naprezanja unetog u materijal i energije koju on vraća. Kako svaki deo gazećeg sloja i bočne strane ulazi u kontaktnu površinu, biva sabijen, a kako izlazi, vraća se u prvobitni oblik, ali nešto manje energično nego što je sabijen. Inženjeri pneumatika zato projektuju smese gazećeg sloja i konstrukciju karkase tako da svedu na najmanju meru ovo unutrašnje trenje. Sekundarni doprinosi potiču od malog proklizavanja i struganja unutar kontaktne površine, savijanja točka i manjeg aerodinamičnog otpora oko pneumatika u obrtanju.

Otpor kotrljanja je važan jer je, zajedno sa aerodinamičnim otporom, jedna od dve glavne sile koje vozilo mora da savlada pri ustaljenoj vožnji, a preovlađuje pri manjim brzinama, gde je otpor vazduha skroman. Svaka jedinica energije izgubljena na njega je energija koja se mora obezbediti iz goriva ili baterije, pa direktno utiče na potrošnju goriva kod automobila sa motorom sa unutrašnjim sagorevanjem i na domet kod električnih vozila. Skromno smanjenje može doneti merljivo poboljšanje ekonomičnosti, zbog čega je postao pomno projektovan parametar i zbog čega se energetska ocena pneumatika nalazi na standardnoj EU oznaci za pneumatike.

Najveća promenljiva u svakodnevnoj upotrebi je pritisak u pneumaticima. Nedovoljno naduvan pneumatik se sa svakim obrtajem više savija, što povećava gubitke na histerezis, podiže otpor kotrljanja, stvara dodatnu toplotu i ubrzava habanje, sve dok neprimetno pogoršava ekonomičnost. Održavanje pneumatika na pritiscima koje preporučuje proizvođač najjednostavniji je način da se otpor kotrljanja drži pod kontrolom. Masa vozila, stanje podloge i temperatura takođe igraju svoju ulogu, jer teži tovar ili hladna, hrapava podloga povećavaju potrebnu silu.

Pneumatici sa malim otporom kotrljanja projektovani su posebno da smanje ove gubitke kroz optimizovane smese, često uz upotrebu silicijum-dioksida, te kroz lakšu i kruću konstrukciju, i naširoko se ugrađuju na hibride i električne automobile kod kojih je efikasnost najvažnija. Ustupak je u tome što iste osobine koje smanjuju histerezis mogu blago smanjiti prijanjanje na mokrom ili trajnost ako se teže preterano, pa proizvođači uravnotežuju otpor kotrljanja sa kočionim svojstvima i izdržljivošću. Razumevanje ovog pojma pomaže da se objasni zašto ispravni pritisci, izbor pneumatika, pa čak i stil vožnje, tako direktno utiču na troškove eksploatacije i domet.