Crezi că ești rapid, știi că ai putea fi mai rapid, dar care este cea mai mare viteză posibilă din punct de vedere fizic? Aflăm
Iată, coborând cu viteză de parcă viața ta ar depinde de asta. Ghemuit deasupra gratiilor, degetele albe strângând picăturile, te uiți în jos la computerul tău de pe bicicletă și vezi cifra clicând până la 70 km/h. Oh, da, chiar zbori acum. Dar înainte de a putea câștiga mai multă viteză, semnul rutier indică o intersecție în față și strângi frânele pentru a te opri în siguranță.
Dar dacă acea intersecție nu ar fi acolo? Ce se întâmplă dacă nu ar exista obstacole sau curbe sau câini care rătăcesc pe drum, iar panta ar fi atât de lungă, netedă și abruptă pe cât ți-ai putea dori?
Cât de repede ai putea merge atunci? Să începem să răspundem la această întrebare uitându-ne la ceea ce te reține.
Viața este un obstacol
„Aceasta ar fi viteza terminală”, explică Rob Kitching, fondatorul echipamentului aerodinamic online Cycling Power Lab. „În termeni de ciclism, acesta este punctul în care forțele comune de oprire ale rezistenței aerodinamice și la rulare sunt egale cu forțele furnizate de gravitație și puterea de ieșire.”
Cât de mult impact are gravitația depinde de severitatea pantei. „Dacă setați panta la infinit – cu alte cuvinte, un perete – nu ar exista nicio sarcină pe anvelope sau pe structura bicicletei”, spune Ingmar Jungnickel, inginer R&D pentru Specialized.
„Efectiv, asta le-ar face pe ambele redundante, iar tu ai face parașutism.”
Sau mai mult din punct de vedere tehnic „parașutism cu viteză”, unde scopul este de a atinge și menține cea mai mare viteză terminală posibilă. Aruncă un om din burta unui avion și va atinge viteze de până la 200 km/h; capul întâi și vorbim de 250-300 kmh; capul pe primul loc și purtarea de îmbrăcăminte specială optimizată permite viteze de până la 450 km/h.
„Dar asta nu este ciclism, așa că haideți să ignorăm asta și să folosim un drum real”, continuă Jungnickel. Scanând străzile lumii, strada Baldwin din Dunedin, Noua Zeelandă, are onoarea îndoielnică de a fi cel mai abrupt drum de pe planetă la 35-38°, în funcție de cine credeți.
„Pe panta acestui drum – dar prelungit peste distanța sa de 350 m – presupunând condiții calme și o putere de 400 de wați, un călăreț în poziție de drum ar putea atinge 144 km/h,” spune Jungnickel.
Aceasta este o oarecare viteză, dar încă la aproape 80 km/h de recordul mondial de viteză în coborâre, stabilit anul trecut de francezul Éric Barone, când a atins 223,3 km/h pe pista de viteză acoperită de zăpadă Chabrières din Alpii francezi, în 2015.
Deci, pentru a reduce rezistența la rulare, panta noastră ar trebui să aibă o platformă înghețată? Nu neapărat, potrivit lui Jungnickel. „La aceste viteze, rezistența aerului este de aproximativ 99,5%.”
Asta se compară cu aproximativ 50% atunci când mergi la 12 km/h. Rezistența aerului crește cu cât mergi mai repede, așa că ce metode ar trebui să folosească biciclistul nostru imaginar pentru a atinge viteza maximă și a sfidă rezistența aerului?
Păstrați-l aero
„În mod clar, poziția este importantă”, spune Jungnickel. „Așa că am efectuat calcule cu un motociclist optimizat în poziția de cronometru și, folosind analogia noastră prelungită pe Baldwin Street, pilotul de 400 W ar putea atinge 200 mph [322 kmh].”
Când Jungnickel spune că este optimizat, vorbește despre meniul aerodinamic complet. Aceasta înseamnă o cască în formă de lacrimă și o poziție care vede coada căștii curgând în mod natural într-un spate neted și raționalizat.
Un costum de piele mulat este, de asemenea, o necesitate pentru a reduce rezistența la aer.
„De fapt, acest lucru este vital”, spune Rob Lewis de la specialistul în dinamica fluidelor computaționale TotalSim. „Tipul de material, amplasarea cusăturilor și tratamentul suprafeței fac o diferență enormă. S-ar putea să spui o diferență de 12-15% de rezistență între un costum bun și un costum rău.’
Lewis sugerează, de asemenea, că ridicarea șosetelor pe cât posibil este mai eficientă din punct de vedere aerodinamic decât papuci, în timp ce o prindere îngustă a acestor extensii aerobar va reduce ușor rezistența.
V-ați dori și tuburi în formă de lacrimă, deoarece, ca mai sus, ajută la reducerea coeficientului de rezistență aerodinamică (CdA). Aceasta acoperă alunecarea și dimensiunea unui obiect plus zona frontală.
Fizica spune că un obiect cu un coeficient de rezistență zero nu poate exista de fapt pe Pământ – totul are o formă de rezistență – dar numerele pot fi foarte mici.
Ghidonul în formă de lacrimă de pe o bicicletă de top, de exemplu, poate înregistra o cifră de 0,005. Este destul de aero.
CdA exemple de elite care folosesc bare în formă de aero ar putea intra la marca 0,18-0,25, comparativ cu 0,25-0,30 al unui bun atlet amator.
Această cifră devine și mai importantă atunci când este aliniată cu puterea de ieșire. Când profesionistul german Tony Martin a câștigat Campionatul Mondial de cronometru din 2011 de la Copenhaga, puterea sa și rezistența aerodinamică (exprimate în wați/m2 CdA) au fost calculate ca 2.089.
Acest lucru comparativ cu 1.943 pentru Bradley Wiggins pe locul al doilea și 1.725 pentru Jakob Fuglsang pe locul 10.
„Toți călăreții pot lucra pentru a îmbunătăți această cifră”, spune Kitching. „Dar, de asemenea, extrem de importantă pentru vitezele maxime este densitatea aerului, care este în mod clar mai puțin controlabilă.”
Ving pentru difuzare
La nivelul mării și la 15°C, densitatea aerului este de aproximativ 1,225 kg/m3. Cu toate acestea, factori precum temperatura, presiunea barometrică, umiditatea și altitudinea afectează densitatea aerului, densitatea reducându-se cu cât sunteți mai sus.
„Acesta este motivul pentru care cicliști precum Sam Whittingham se înalță atunci când încearcă să doboare recordurile de viteză pe uscat cu motorul uman”, adaugă Lewis.
Și de ce Felix Baumgartner a plutit în aerul subțire al stratosferei când a făcut parașutism la 1.342 km/h în 2012.
Canadianul Whittingham a atins o viteză incredibilă de 132,5 km/h pe plat, deși acesta este încă departe de recordul mondial de viteză cu motor uman, înregistrat de compatriotul Todd Reichart în septembrie anul trecut.
Reichart i-a lăsat pe restul în urma lui, registrând o viteză maximă de 137,9 kmh. Spunem „restul” pentru că Reichart a înregistrat această viteză la World Human Powered Speed Challenge pe State Route 305, chiar lângă Battle Mountain, Nevada.
A fost al 16-lea an consecutiv în care competiția a avut loc în Nevada și asta se datorează a doi factori cheie: este la 1.408 m deasupra nivelului mării, astfel încât densitatea aerului este scăzută, iar cursul oferă o zonă de accelerație de 8 km care duce la o capcană de viteză de 200 m.
Ambele au asistat viteza maximă a lui Reichart, la fel ca și vehiculul său – o bicicletă înclinată învăluită cu carene. „Am efectuat mai multe calcule pe strada Baldwin”, spune Jungnickel, „și cu o bicicletă complet carenată, viteza terminală ar fi de 594 km/h.”
Ar fi chiar mai mare dacă ai putea face ceva în privința anvelopelor, Jungnickel afirmând că cauciucurile care ies în afară produc mai multă rezistență decât întregul vas.
„De asemenea, la puteri extreme, ai ajunge în cele din urmă la aderența maximă pe care o pot obține anvelopele, care este o funcție a forței aerodinamice”, spune el.
‘Atunci ajungi la un catch-22. Ai putea adăuga spoilere pentru a crește forța aerodinamică, care adaugă rezistență, ceea ce ar necesita din nou mai multă putere (și așa mai departe). Dincolo de aceasta, nu cred că vreo problemă structurală ar fi un factor, deoarece ai putea doar să construiești bicicleta mai robustă cu mai mult material.’
Iată-l. Pentru a atinge viteza maximă de aproape 600 km/h, comandați Graeme Obree să vă construiască o bicicletă aero Beastie, mergeți în Noua Zeelandă, cereți consiliului Dunedin să extindă strada Baldwin la aproximativ 10 km lungime și să genereze o putere asemănătoare cu Tony Martin. Simplu…
