Rigidezza: La rigidezza di una ruota può essere espressa attraverso tre termini: rigidezza laterale, radiale e torsionale.
     La rigidezza laterale è il rapporto tra un carico applicato lateralmente (p.e. da destra a sinistra) e la deformazione conseguente. Ciò può capitare quando un ciclista si alza sui pedali per uno scatto facendo scostare la bicicletta dalla condizione di perpendicolarità al suolo. Normalmente è un valore sufficientemente elevato anche per le più comuni ruote a raggi, ma una tensione nei raggi non corretta può provocare variazioni fra un lato e l'atro. 
     La rigidezza radiale è il rapporto tra un carico applicato radialmente (p.e. dall'alto in basso) e la deformazione conseguente. La rigidezza radiale può variare in funzione della tensione dei raggi, della costruzione del cerchio, del materiale ecc. E' difficile da valutare per un ciclista in quanto è il pneumatico l'elemento più flessibile (o meno rigido) che quindi "maschera" la deformabilità del cerchio. Se poi la bici è dotata di sospensioni allora la flessibilità del cerchio è assolutamente trascurabile ai fini delle sensazioni di chi è in sella. Secondo alcuni ciclisti più sensibili però le ruote con un cerchio dal profilo più alto trasmettono più vibrazioni alla bici. 
     La rigidezza torsionale è il rapporto tra la coppia applicata al mozzo e la rotazione conseguente. (La ruota si comporta come una molla a spirale come quelle utilizzate negli orologi). L'effetto è rilevante soprattutto per la ruota posteriore, alla quale è applicata la coppia motrice. Una ruota rigida risponde con più prontezza allo sforzo applicato ai pedali ed è quindi più reattiva durante gli scatti.

     Aerodinamica: Quando la bicicletta avanza con velocità u, la ruota compie un curioso movimento che può essere scomposto in due tipi di moto: uno traslatorio lungo la direzione di marcia della bicicletta; l'altro rotatorio intorno all'asse dei mozzi. Il moto effettivo è una rotazione attorno al punto C (Fig. 1) - detto Centro di Istantanea Rotazione - tale per cui il punto O (mozzo) ha velocità u (la velocità di avanzamento della bici), alcuni punti hanno velocità inferiori (il punto C ha velocità nulla) altri superiori (il punto P ha velocità doppia).

Fig. 1 - Il movimento di una ruota

     Detta W la velocità di rotazione, la velocità del generico punto Q è data da:

     L'aria investe quindi la ruota non con un campo di velocità uniforme (come per il resto della bici) ma con velocità differenti da punto a punto. Ciò contribuisce alla complessità delle forze aerodinamiche che ne derivano. Tali forze, per semplificare, possono essere ricondotte a due componenti: resistenza (lungo la direzione del vento relativo) e portanza (in direzione perpendicolare al vento relativo). Tali componenti sono evidenziate in Fig 2.

Portanza e Resistenza possono essere espresse analiticamente come:

con evidente significato dei simboli. La resistenza è data da due contributi (trascurando per ovvi motivi la resistenza legata alla formazione di onde d'urto in regime supersonico):
 - resistenza causata da fenomeni viscosi, turbolenza, generazione di scia ecc. detta "resistenza di forma" 
- resistenza causata dalla generazione di portanza, detta "resistenza indotta". Il coefficiente di resistenza indotta può essere calcolato come:

Fig. 2 - Portanza e Resistenza per un ciclista

dove A è l'allungamento. (Per allungamento si intende il rapporto tra il quadrato dell'apertura e la superficie). E' evidente che maggiore è l'allungamento, minore è il coefficiente di resistenza indotta. Nel caso di una ruota tale valore è pari a 1.27. Per fare un confronto, l'ala dell' Airbus A320 ha un allungamento di 9.5, mentre quella di un aliante può superare il valore di 30.
     In una ruota convenzionale il maggior contributo alla resistenza è dato dai raggi: il coefficiente di resistenza di un raggio a sezione circolare (nel campo di velocità tipico di una bici) vale circa 1.

Fig. 3 - Coefficienti di resistenza

     Il metodo più semplice per ridurre la resistenza è quindi l'eliminazione totale dei raggi (ruota lenticolare). Questa soluzione però presenta un inconveniente: nel caso di angoli di incidenza aerodinamica anche piccoli (come può accadere in caso di vento al traverso, vd Fig. 2) si genera portanza (la ruota si comporta come un grande frisbee). La portanza può sbilanciare il ciclista ma soprattutto, come visto sopra, crea resistenza indotta che, a causa del basso allungamento della ruota, può assumere valori anche elevati. L'utilizzo della ruota lenticolare è quindi limitato ai casi di totale assenza di vento o alle corse su pista (furono utilizzate da Francesco Moser per  il record dell'ora).
     Una soluzione alternativa è quella delle ruote a razze, in cui il coefficiente di resistenza delle razze, sagomate in maniera opportuna, può essere molto ridotto (vd Fig. 3) e gli effetti legati alla portanza possono essere trascurabili. 
     Un buon compromesso può essere raggiunto riducendo il numero dei raggi ed utilizzando raggi di sezione "schiacciata", più vicina alla forma a goccia che - nel campo di velocità tipico per una bicicletta - riduce il coefficiente di resistenza. Inoltre il cerchio ha un profilo più alto, quindi il raggio è più corto e la velocità massima del raggio è più bassa (vd Fig. 1). La resistenza dei raggi viene così ridotta e probabilmente anche la resistenza creata dal cerchio è minore. 
     Un altro elemento da considerare è l'accoppiamento pneumatico/cerchio: la presenza di spigoli più o meno marcati nella zona di contatto tra pneumatico e cerchio causa turbolenze nocive al nostro coefficiente di resistenza, quindi attenzione ai particolari! (State già pensando di applicare del silicone tra pneumatico e cerchio per eliminare qualsiasi discontinuità? Attenzione all'incremento di peso e alla bilanciatura della ruota...).

     Inerzia: Come è noto dai tempi di Newton, l'applicazione di una forza causa una accelerazione proporzionale alla massa (F = m * a).
     Un principio analogo vale nel caso dei corpi in rotazione. Come è noto agli utilizzatori di centrifughe scola-insalata, mettere in rotazione il cestello richiede uno sforzo maggiore quando questo è pieno rispetto a quando è vuoto. Possiamo affermare quindi che C = J * a, dove C è la coppia applicata, J è il momento di inerzia e a è l'accelerazione angolare. Per essere precisi, C e a sono vettori quindi J è in realtà un tensore (tensore di inerzia). Senza addentrarci nei meandri del calcolo tensoriale, nelle nostre ipotesi possiamo limitarci a considerare per J il solo momento di inerzia attorno all'asse di rotazione, ovvero l'asse dei mozzi. Per un corpo "puntiforme" di massa m posto a distanza R da un punto O, il momento di inerzia è dato dal prodotto della massa per il quadrato della distanza di m da O:  J = m * R * R.
     Per calcolare il momento di inerzia di un corpo esteso è necessario scomporre il corpo in tanti piccoli elementi e poi sommare il contributo di ciascuno (ovvero, in termini matematici, fare l'integrale). E' da notare la dipendenza dalla distanza R: il contributo al momento di inerzia della nostra ruota è maggiore per la valvola di gonfiaggio (pochi grammi ma a grande distanza dall'asse di rotazione) che per il mozzo (maggiore massa, ma piccolo R).
     Per gli utilizzatori di centrifughe scola-insalata: provate a mettere nel cestello due oggetti di massa uguale (per evitare sbilanciamenti) in due punti opposti e distanti rispetto all'asse di rotazione). Chiudete il coperchio e fate girare il cestello. Poi ripetete l'esperimento mettendo le due masse il più vicino possibile all'asse di rotazione. Noterete la differenza nel girare la manovella: la massa totale non cambia, il momento di inerzia sì.
     Per gli utilizzatori di biciclette, invece, si pone il problema di scegliere la ruota migliore in funzione del percorso. Cercheremo ora di dare una valutazione dell'effetto del momento di inerzia sul comportamento della bici, a parità ovviamente, di massa totale della ruota.
     - Ruote ad alto momento di inerzia. Hanno una maggiore tendenza a conservare il loro stato, quindi richiedono uno sforzo maggiore per raggiungere la velocità "di crociera", ma poi la mantengono con più facilità. Piccole perturbazioni (una raffica di vento contrario, una breve pausa nella pedalata) hanno scarso effetto sulla velocità e quindi sul ritmo di pedalata del ciclista. Sono quindi da preferire quando si devono percorrere lunghi tratti a velocità costante, come nelle cronometro o in pista (record dell'ora). Un alto valore del momento di inerzia (specie per la ruota anteriore) ha anche l'effetto di rendere la bici più stabile nel mantenere la traiettoria ma meno propensa ad inserirsi in curva (da evitare quindi se si intende percorrere una lunga discesa ricca di tornanti).
     - Ruote a basso momento di inerzia. Sono più inclini ai cambiamenti di velocità. La bici risulta più reattiva ai colpi di pedale ed anche più manovrabile. Sono da preferire nei percorsi ricchi di cambi di ritmo e che richiedono scatti ripetuti, ad esempio salite o percorsi cittadini con curve ad angolo retto. Il sistema più semplice per ridurre il momento di inerzia è ridurre il diametro della ruota: infatti sempre più spesso si vedono nelle tappe in salita ruote da 26" anziché 28". Provate la "Graziella" con ruote da 10" per rendervene conto...

     Per concludere possiamo dire che la scelta del tipo di ruota dipende dal percorso e dalle condizioni (e dalla disponibilità economica...), e che non esiste una ruota migliore in assoluto ma, come spesso accade, si tratta di scegliere il miglior compromesso fra le diverse esigenze, a volte contrastanti, per ogni condizione di utilizzo.