Suurem rattad tähendab suuremat pöörlemismassi, mistõttu peab mootor kiirendamisel rohkem töötama, et asjad liikuma saada. SAE tegi mõningaid teste ja leidis, et ühe tolli suurendamine ratta läbimõõdus võib tegelikult aeglustada keskmise jõudlusega autot umbes 0,2 sekundit 0–60 mph (0–96 km/h) kiirendusajal. Miks see juhtub? Kõik sõltub sellest, kuidas füüsika toimib pöörlevate objektidega. Kui kaalub asub kaugemal ratta keskpunktist, tekib kiiruse suurendamisel palju suurem takistus. Seetõttu on paljudel jõudluskatel algselt väiksemad ja kergemad rattad. Autotootjad teavad, mida nad teevad – ratta suurus ei ole enam ainult välimuse küsimus. See mõjutab tõepoolest kogu käigukasti süsteemi koostööd ja jõudlust.
Suuremad rattad muudavad tavaliselt sõiduautot stabiilsemaks pöördes, kuna nad vähendavad rehvide külgede paindumist, mis tähendab, et kiirteedel kiiresti sõites on juhtimistunne teravnem. Kuid siin on ka üks nüanss: need suuremad rattad tõstavad autot keskpunktist kõrgemale, mistõttu kalduvad sõiduautod tugevamate pöörete korral rohkem kui peaks. Mõned testid näitavad, et ratta suuruse suurendamine umbes 15% võrra võib tegelikult pööramisel mõõdukas kiirusel kallutumise efekti suurendada umbes 8% võrra. Autotootjad üritavad seda probleemi lahendada oma vedrustussüsteemidega, kuid lõppkokkuvõttes peavad enamik mehaanikaspetsialiste ikka laiemaid ratasid paremaks täpsuse saavutamiseks juhtimisel. Laiemad rehvad loovad suurema pindala kokkupuuteks teepinnaga ilma sellest, et auto seiskuks liiga kõrgel maapinnast, andes juhtijale paremat põhja ja säilitades prognoositava käitumise ka normaalsetel sõidutingimustel kaalakaalu nihkumisel.
Materjalide teadus näitab üsna suuri erinevusi erinevate rattaesemete kaalas. Tavalised terasrattaesemed kaaluvad täieliku komplekti kohta tavaliselt umbes 25–30 kilogrammi. Kui kasutusele võetakse valatud sulamist rattaesemeid, saavad tootjad vähendada nii nimetatud põrandast lahti olevat massi umbes veerandist kuni kolmandikuni. Tegelikult mängu muutja on kovasurutud alumiinium. Nende rattaesemete kaalust on tööstusstandardite (nt SAE J2530) kohaselt tõestatud olevat 40–50 protsenti väiksem kui vastavate terasrattaesemete kaalust. Näiteks kaalub 18 tolline rattaeseme tavaliselt vaid 8–9 kilogrammi, samas kui valatud sulamist mudelite puhul on see 13–15 kilogrammi. Kovasurutud alumiiniumi nii muljetavaldavate tulemuste põhjus on selle valmistamise viis. Alumiiniumi puurkera kehtestatakse tootmisel intensiivse rõhu all, mille tulemusena tekib tihedam struktuur, säilitades samas tugevuse ja vastupidavuse.
Nurga kaupa vähendatud mittekinnitatud mass mõjutab tõsiselt sõiduki dünaamilist käitumist. Tööstuslikud testid näitavad, et vähem mittekinnitatud massi korral reageerivad vedrustussüsteemid umbes 15% kiiremini teel olevatele kõrgendustele ja sügavustele. Kergemad ratad vajavad lihtsalt vähem jõudu, et pöörata nurkades. Mida see praktikas tähendab? Sõitjad märkavad sõiduki paremat reageerimist sisenemisel pöördele – umbes 8–12 protsenti paremini – ning rehvid säilitavad ka pöördetel paremat kontakti teega. Paljud valdkonna insenerid räägivad sellest isegi nii: 1 kilogrammi eemaldamine mittekinnitatud osadest on käitumise suhtes võrreldav 10 kilogrammi kinnitatud massi eemaldamisega, kui tegu on löökkoormustega. Seepärast kasutavad tõsiselt võetavad jõudlusega brändid erilisi tootmistehnoloogiaid, nagu rataste voolutöötlemine või kuumkõvendamine, et saavutada need „maagilised“ numbrid – alla 9 kilogrammi ühe ratta kohta.
Kui ratastel on suurem laius, tekib loomulikult suurem kokkupuutepindala rehvi ja teepinna vahel. See pindala on põhimõtteliselt koht, kus toimub kogu teekinnituse 'maagia'. Suurem pindala teeb autod stabiilsemaks pöörde tegemisel, sest jõud jaotuvad paremini rehvi profiili üle. See ei ole lihtsalt teooria – autotööstuse insenerid on seda põhjalikult testinud standardiseeritud protseduuride abil, näiteks ISO 15037-1 standardis sätestatud meetoditega. Siis tuleb veel ratta ettepoole (offset), mis näitab, kui kaugel ratas asub telje keskpunktist. Kui see mõõt on õige, töötab vedrustus nii, nagu on mõeldud. Vale offset põhjustab probleeme, näiteks rehvide liiga vara libisemist ja ebamäärase juhtimistugeduse, kui autot tugevalt pööratakse. Nende seotud tegurite tõttu võivad kaks näiliselt identset rehvi sama autol tegelikult käituda üsna erinevalt, kui need on paigaldatud erineva laiusega või erineva offsetiga rattatel. Võistlusmeeskonnad kulutavad maksimaalse jõudluse saavutamiseks selle parameetrite täpse seadistamisele tunde.
Kui rattad on ehitatud jäigemaks, eriti need, mis on valmistatud kuumkõrgendatud alumiiniumist või süsinikkiust, edastavad nad teabe otse juhi kätele, sest ratta enda poolt neelatavat energiat on vähem. Jäikus tagab parema toetuse rehvi küljealadele, mistõttu ei tekki nii palju paindumist, kui keegi pöörab tugevalt. Kaasaegsed rõngad on varustatud tugevamate rehvipõhjaga, mis hoiavad rehve kindlalt kohas, kus nad peaksid olema, ning aitavad säilitada rehvi õige kuju ka siis, kui neile mõjub suur koormus. Kogu see koos teeb juhtimistunne teravnemaks ja täpsemaks ning juhid saavad tegelikult tunda, mis toimub nende rehvide all. See seos autoga ja sõiduteega on just see, mis muudab sõitmise meeldivaks ja tõhusaks, eriti neile, kes väga hoolivad jõudlust.
Kui autod saavutavad kõrgemaid kiirusi, mängib rataste aerodünaamika olulist rolli nii nende stabiilsuse kui ka energiatõhususe suhtes. Vastavalt eelmise aasta väljaandele Racecar Engineering võib õige spitside disain ja sobiv ratta ääre kuju vähendada õhutakistust kuni 8 protsenti. See mõjutab kütusekulu ja võimaldab autodel saavutada ka kõrgemaid maksimaalseid kiirusi. Õhuvoogu juhtimine rataste ümber ei ole aga seotud ainult kiirusega – see aitab tegelikult hoida pidureid külmamana pikaajalisel intensiivsel sõidul, mis takistab nende tõhususe vähenemist. Kuumvalatud alumiiniumrattad toimivad hästi, kuna nende kuju lõhub õhuvoolu, tekitamata liialt palju turbulentsi. Süsinikkiudversioonid viivad seda veel kaugemale – nad on kergemad, kuid samas vastavad tugevatele tuulekoormustele ilma kujutõmbumiseta või deformatsioonita.
Sellest, kuidas ratastel soojusit käsitletakse, sõltub palju nende terviklikkus, pidurite õige töö ja stabiilne rehvipõhjumine. Mõned 2022. aastal SAE poolt avaldatud uuringud näitavad, et kuumvalatud alumiinium juhib soojust umbes 40 protsenti kiiremini kui tavaline teras. Kaasaegsed mitmiosalised rattaühendused on varustatud sisseehitatud ventiilide ja erialliididega, mis vastuvad kõrgematele temperatuuridele, ning aitavad kiiremini jahtuda, eriti rajal, kus temperatuur võib olla umbes 15 kraadi madalam kui tavaliste rataste puhul. Süsinikkiudrattad käituvad teisiti, kuna nad ei juhi soojust nii hästi. See omadus säilitab rehvipõhjumise stabiilsemaks ka intensiivse pöördeni ja kiirendamisel, andes juhtijale paremat põhja ja kontrolli oma sõidukile, eriti siis, kui piirides liigutakse keerulistel teedel või rajal.
EN