Luuletko olevasi nopea, tiedät, että voisit olla nopeampi, mutta mikä on nopein fyysisesti mahdollista? Selvitämme
Tässä olet, kiihdyt alamäkeen kuin elämäsi riippuisi siitä. Kyyristyi tankojen yli, valkoiset rystyset tarttumassa pisaroihin, katsot alas pyörätietokoneellesi ja näet hahmon napsauttavan jopa 70 km/h. Voi kyllä, sinä todella lennät nyt. Mutta ennen kuin voit nostaa nopeutta, liikennemerkki ilmoittaa edessä olevasta risteyksestä ja painat jarruja pysäyttääksesi sinut turvallisesti.
Mutta entä jos sitä risteystä ei olisikaan? Entä jos tiellä ei olisi esteitä tai mutkia tai koiria vaeltamassa tielle ja rinne olisi niin pitkä, tasainen ja jyrkkä kuin voit toivoa?
Kuinka nopeasti voisit mennä sitten? Aloitetaan vastaaminen tähän kysymykseen katsomalla, mikä pidättelee sinua.
Elämä on hidasta
’Se olisi päätenopeus, selittää Rob Kitching, Cycling Power Labin online-aerodynaamisten asujen perustaja. "Pyöräilyssä tämä on kohta, jossa aerodynaamisen vastuksen ja vierintävastuksen yhteiset pysäytysvoimat ovat yhtä suuret kuin painovoiman ja tehon tuottamat voimat."
Painovoiman vaikutus riippuu k altevuuden vakavuudesta.”Jos asetat k altevuuden äärettömäksi – toisin sanoen seinäksi – renkaat tai pyörän rakenne ei kuormittaisi”, sanoo Ingmar Jungnickel, Specializedin T&K-insinööri.
‘Se tekisi molemmat tarpeettomiksi ja olisit laskuvarjohyppy.’
Tai teknisemmin "nopea laskuvarjohyppy", jossa tavoitteena on saavuttaa ja ylläpitää suurin mahdollinen terminaalinopeus. Pudota ihminen lentokoneesta vatsa alaspäin, niin hän saavuttaa jopa 200 km/h nopeuden. pää edellä ja puhumme 250-300 kmh; pää edellä ja asiantuntijan virtaviivaiset vaatteet mahdollistavat jopa 450 kmh nopeuden.
’Mutta se ei ole pyöräilyä, joten jätetään se huomiotta ja käytetään oikeaa tietä, Jungnickel jatkaa. Maailman katuja selailevalla Baldwin Streetillä Dunedinissa, Uudessa-Seelannissa, on kyseenalainen kunnia olla planeetan jyrkin tie 35–38°, riippuen siitä, ketä uskot.
'Tämän tien k altevuus - mutta pidennetty sen 350 metrin etäisyyttä pidemmälle - olettaen, että olosuhteet ovat tyyni ja teho on 400 wattia, tieasennossa oleva ajaja voisi saavuttaa 89,48 mph [144 kmh]", Jungnickel sanoo.
Se on jonkin verran nopeutta, mutta silti lähes 80 km/h:n alamäkeen maailmanennätys, jonka ranskalainen Éric Barone teki viime vuonna saavuttuaan 223,3 km/h lumipeitteisellä Chabrièresin nopeusradalla Ranskan Alpeilla vuonna 2015.
Joten vierintävastuksen vähentämiseksi rinteessämme pitäisi olla jäinen alusta? Ei välttämättä Jungnickelin mukaan. ‘Näillä nopeuksilla ilmanvastus on noin 99,5 %.’
Tämä on noin 50 % ajettaessa 12 km/h. Ilmanvastus kasvaa mitä nopeammin ajat, joten mitä menetelmiä kuvitteellisen pyöräilijämme tulisi käyttää saavuttaakseen maksiminopeuden ja uhmatakseen ilmanvastusta?
Pidä se ilmana
’Selkeä asema on tärkeä, Jungnickel sanoo. "Joten suoritin laskelmia ajaja-asennossa optimoidun ajajan kanssa, ja pidennettyä Baldwin Street -analogiaamme käyttämällä 400 W:n ratsastaja saattoi saavuttaa 200 mph [322 kmh]."
Kun Jungnickel sanoo olevan optimoitu, hän puhuu koko aerodynaamisesta valikosta. Tämä tarkoittaa kyynelkypärää ja asentoa, jossa kypärän häntä virtaa luonnollisesti tasaiseen, virtaviivaiseen selkään.
Tiukkaistuva skin-puku on myös välttämätön ilmanvastuksen vähentämiseksi.
’Itse asiassa tämä on elintärkeää, sanoo Rob Lewis laskennallisen nestedynamiikan asiantuntijasta TotalSim.”Materiaalityypillä, saumojen sijoittelulla ja pintakäsittelyllä on suuri merkitys. Voisit puhua 12–15 prosentin erosta hyvän ja huonon puvun välillä.’
Lewis ehdottaa myös, että sukkien vetäminen ylös niin pitkälle kuin mahdollista on aerodynaamisesti tehokkaampaa kuin saappaat, kun taas kapea ote noissa aerobar-pidennyksissä vähentää myös vetovastusta.
Haluat myös pisaran muotoisen letkun, koska kuten edellä, se auttaa vähentämään aerodynaamisen vastuksen kerrointa (CdA). Tämä kattaa esineen liukuvuuden ja koon sekä sen etuosan.
Fysiikka sanoo, että esinettä, jonka ilmanvastuskerroin on nolla, ei voi todellisuudessa olla olemassa maan päällä – kaikella on jonkinlainen vastus – mutta luvut voivat olla hyvin pieniä.
Esimerkiksi huippuluokan pyörän pisaran muotoiset ohjaustangot voivat rekisteröidä luvun 0,005. Se on aika aero.
CdA-esimerkkejä aero-muotoisia tankoja käyttävistä eliteistä saattaa olla 0,18-0,25, kun taas hyvän amatööriurheilijan 0,25-0,30.
Tästä luvusta tulee vieläkin tärkeämpi, kun se kohdistetaan tehon kanssa. Kun saksalainen ammattilainen Tony Martin voitti vuoden 2011 aika-ajon MM-kisat Kööpenhaminassa, hänen tehonsa ja aerodynaamisen vastuksen (ilmaistuna watteina/m2 CdA) laskettiin arvoksi 2,089.
Tämä verrattuna Bradley Wigginsin 1 943:een ja 10:nnen Jakob Fuglsangin 1 725:een.
’Kaikki ratsastajat voivat parantaa tätä lukua, Kitching sanoo. "Mutta myös huippunopeuksille erittäin tärkeää on ilman tiheys, joka on selvästi vähemmän hallittavissa."
Tulee lentoon
Merenpinnalla ja 15°C:ssa ilman tiheys on noin 1,225 kg/m3. Lämpötila, ilmanpaine, kosteus ja korkeus vaikuttavat kuitenkin ilman tiheyteen, ja tiheys pienenee mitä korkeammalla olet.
’Tämän vuoksi Sam Whittinghamin k altaiset ratsastajat pitävät päänsä korkealla yrittäessään rikkoa ihmisvoimalla toimivia maanopeusennätyksiä, Lewis lisää.
Ja miksi Felix Baumgartner leijui stratosfäärin ohueseen ilmaan hyppääessään laskuvarjohyppyyn 1 342 kmh vuonna 2012.
Kanadalainen Whittingham on saavuttanut uskomattomat 132,5 km/h tasaisella nopeudella, vaikka se on edelleen maanmiehen Todd Reichartin viime syyskuussa tallentaman ihmisvoiman nopeuden maailmanennätyksen ujo.
Reichart jätti loput perään ja saavutti huippunopeuden 137,9 km/h. Sanomme "loput", koska Reichart rekisteröi tämän nopeuden World Human Powered Speed Challenge -tapahtumassa State Route 305:ssä aivan Battle Mountainin ulkopuolella Nevadassa.
Kilpailu järjestettiin Nevadassa 16. peräkkäisenä vuonna, ja se johtuu kahdesta keskeisestä tekijästä: se on 1 408 metriä merenpinnan yläpuolella, joten ilman tiheys on alhainen ja radalla on 8 km:n kiihtyvyysalue, joka johtaa 200 metrin nopeusloukku.
Molemmat auttoivat Reichartin maksiminopeutta, kuten myös hänen ajoneuvonsa – suojuksilla päällystetty makuupyörä. "Olen tehnyt lisää Baldwin Streetin laskelmia", Jungnickel sanoo, "ja täysin tasaisella pyörällä päätenopeus olisi 369 mph [594 kmh]."
Olisi vieläkin suurempi, jos voisit tehdä jotain renkaille, kun Jungnickel väittää, että renkaiden työntäminen aiheuttaa enemmän vastusta kuin koko alus.
’Lisäksi äärimmäisillä tehoilla törmäät lopulta maksimipitoon, jonka renkaat voivat saada aikaan, mikä on vetovoiman funktio, hän sanoo.
‘Saat sitten saalis-22. Voit lisätä puristusvoimaa lisäämällä spoilereita, jotka lisäävät vastusta, mikä vaatisi jälleen enemmän tehoa (ja niin edelleen). Tämän lisäksi en usko, että rakenteelliset ongelmat vaikuttaisivat asiaan, sillä pyörästä voisi vain tehdä tukevamman käyttämällä enemmän materiaalia.’
Tässä se on. Saavuttaaksesi lähes 600 kmh maksiminopeuden, tilaa Graeme Obree rakentamaan sinulle aero Beastie -pyörä, suuntaa Uuteen-Seelantiin, pyydä Dunedinin neuvostoa jatkamaan Baldwin Streetiä noin 10 km:n pituiseksi ja tuottamaan Tony Martinin k altainen teho. Yksinkertaista…
