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为了提高体育比赛成绩，人们通常使用技术含量很高的专业装备，在很多情况下，甚至不惜让运动员在每个赛季都购买一套最新装备。自行车比赛是工程师们最熟悉的挑战之一，我们看到，为了将比赛成绩提高百分之一秒，比赛中已引入了紧身衣、新式车把和盘式车轮。
一个有趣的问题是，你是否可以通过减轻车轮或自行车架的重量而得到更大的优势呢？为了使自行车转动起来，骑车人必须提供的动能为（1/2） Mv 2 ，其中前进速度为 v ，自行车架、骑车人及车轮的总质量为 M 。另外骑车人还必须提供（1/2） Iω 2 转动能量驱使车轮转动，其中 ω 是车轮转动的角速度，而 v = rω ，其中 r 是车轮半径， I 是车轮转动惯量。（我们假定两个轮子的转动惯量是一样的，为简单起见，假设车轮不打滑。）这个式子告诉我们移动车轮有多难。如果质量从车轮中心向外分布，转动惯量变得更大。转动惯量总是与质量 m 和车轮半径的平方成正比的，所以 I = bmr 2 。如果所有的质量都集中在车轮的外圈（忽略辐条，它们相比车轮的其他部分是非常轻的），则 b =1；如果车轮是实心圆盘，则 b =1/2。
因此，骑车人驱使
自行车架、车手自身及两个车轮以速度
v
移动并使两个车轮转动所需的总能量是
[1]
：
总能量=（1/2）（2 m + m 车架 ） v 2 +2×（1/2） Iω 2
因为 I = bmr 2 , v / r = ω ，我们得到：
总能量=（1/2） v 2 [ m 车架 +2（1+ b ） m ]
所以对于传统圆环形车轮， b =1，骑车手驱动车轮前进消耗的能量与4倍车轮质量成正比；对于圆盘式车轮， b =1/2，则能量消耗与3倍车轮质量成正比。有趣的是，车轮的半径在公式中最后抵消了，较小的车轮并没有太多的优势，除非它的质量更轻。显然，如果你想使用新材料来减轻自行车质量，倒不如先考虑减少每个车轮的质量，因为这样做可以达到在车架上减少相同质量的3倍或4倍的效果。
[1] 总质量 M = m 车架 +2 m ，其中 m 车架 是自行车架和骑车人的质量。我们忽略了驱动自行车脚踏板旋转的能量，但是脚踏板传动装置的转动圈与车轮半径相比很小，脚踏板的速度大约只有车轮速度的1/5，因此在速度 v 时，使脚踏板旋转所需要的能量只有转动车轮所需能量的1/25，可以忽略不计。——原注