Mislite, da ste hitri, veste, da bi lahko bili hitrejši, toda kakšna je najvišja fizično možna hitrost? Ugotavljamo
Tukaj si, hitiš navzdol, kot da je od tega odvisno tvoje življenje. Čepite nad palicami, z belimi členki prstov oprijemate kapljice, pogledate dol na svoj kolesarski računalnik in vidite, da številka klikne do 70 kmh. O ja, zdaj res letiš. Toda preden lahko pridobite več hitrosti, prometni znak signalizira križišče pred vami in stisnete zavore, da se varno ustavite.
Kaj pa, če tega križišča ne bi bilo? Kaj pa, če ne bi bilo ovir ali ovinkov ali psov, ki bi tavali na cesto, in bi bil klanec tako dolg, gladek in strm, kot bi si lahko želeli?
Kako hitro bi potem lahko vozil? Začnimo odgovarjati na to vprašanje tako, da pogledamo, kaj vas zadržuje.
Življenje je vlečenje
'To bi bila končna hitrost,' pojasnjuje Rob Kitching, ustanovitelj spletnega aerodinamičnega podjetja Cycling Power Lab. "V kolesarskem smislu je to točka, kjer so skupne sile ustavljanja aerodinamičnega upora in kotalnega upora enake silam, ki jih zagotavljata gravitacija in izhodna moč."
Kolikšen je vpliv gravitacije, je odvisno od težnosti naklona. "Če nastavite naklon na neskončno - z drugimi besedami, steno - ne bi bilo obremenitev pnevmatik ali konstrukcije kolesa," pravi Ingmar Jungnickel, inženir za raziskave in razvoj pri Specialized.
'S tem bi oboje postalo odveč in skakali bi s padalom.'
Ali bolj tehnično 'hitrostni skok s padalom', kjer je cilj doseči in ohraniti najvišjo možno končno hitrost. Spustite človeka iz letala s trebuhom navzdol in dosegel bo hitrost do 200 kmh; glava naprej in govorimo o 250-300kmh; z glavo naprej in nošenje specializiranih poenostavljenih oblačil omogoča hitrosti do 450 kmh.
"Toda to ni kolesarjenje, zato zanemarimo to in uporabimo dejansko cesto," nadaljuje Jungnickel. Pregledovanje svetovnih ulic, Baldwin Street v Dunedinu na Novi Zelandiji ima dvomljivo čast, da je najbolj strma cesta na planetu s 35-38°, odvisno od tega, komu verjamete.
'Na naklonu te ceste – vendar podaljšani za več kot 350 metrov – ob predpostavki mirnih razmer in izhodne moči 400 vatov bi lahko kolesar v položaju na cesti dosegel 89,48 mph [144 kmh],« pravi Jungnickel.
To je nekaj hitrosti, a še vedno skoraj 80 kmh zaostaja za svetovnim hitrostnim rekordom v spustu, ki ga je lani postavil Francoz Éric Barone, ko je leta 2015 na zasneženi hitrostni stezi Chabrières v francoskih Alpah dosegel 223,3 kmh.
Torej bi morda za zmanjšanje kotalnega upora naše pobočje moralo imeti ledeno ploščad? Ni nujno, glede na Jungnickel. 'Pri teh hitrostih je zračni upor približno 99,5 %.'
To je v primerjavi s približno 50 % pri vožnji s hitrostjo 12 km/h. Zračni upor se poveča, ko hitreje kolesarite. Kakšne metode bi torej moral uporabiti naš namišljeni kolesar, da doseže največjo hitrost in kljubuje zračnemu uporu?
Naj bo aero
»Jasno je, da je položaj pomemben,« pravi Jungnickel. »Zato sem se lotil izračunov z voznikom, optimiziranim za položaj na kronometru, in z uporabo naše podaljšane analogije z Baldwin Street bi kolesar s 400 W lahko dosegel 200 milj na uro [322 kmh].«
Ko Jungnickel reče optimizirano, govori o celotnem aerodinamičnem meniju. To pomeni čelado v obliki solze in položaj, pri katerem se rep čelade naravno preliva v gladek, poenostavljen hrbet.
Za zmanjšanje zračnega upora je prav tako nujna oprijeta kožna obleka.
'Pravzaprav je to ključnega pomena,' pravi Rob Lewis iz TotalSima, strokovnjaka za računalniško dinamiko tekočin. Vrsta materiala, postavitev šivov in površinska obdelava so zelo pomembni. Lahko bi govorili o 12–15-odstotni razliki v uporu med dobro in slabo obleko.’
Lewis prav tako predlaga, da je vlečenje nogavic čim dlje navzgor bolj aerodinamično kot škornji, medtem ko bo ozek oprijem teh podaljškov aerobara nekoliko zmanjšal upor.
Želeli bi si tudi cev v obliki solze, ker, tako kot zgoraj, pomaga zmanjšati koeficient aerodinamičnega upora (CdA). To zajema drsnost in velikost predmeta ter njegovo sprednjo površino.
Fizika pravi, da predmet s koeficientom upora nič ne more dejansko obstajati na Zemlji – vse ima neko obliko upora – vendar so številke lahko zelo nizke.
Krmilo v obliki solze na vrhunskem kolesu lahko na primer zabeleži številko 0,005. To je precej aero.
CdA primeri elit, ki uporabljajo palice v obliki zraka, bi lahko dosegli oznako 0,18-0,25, v primerjavi z 0,25-0,30 dobrega amaterskega športnika.
Ta številka postane še bolj pomembna, ko je usklajena z izhodno močjo. Ko je nemški profesionalec Tony Martin leta 2011 zmagal na svetovnem prvenstvu v kronometru v Kopenhagnu, sta bila njegova izhodna moč in aerodinamični upor (izražen kot vati/m2 CdA) izračunana kot 2089.
To v primerjavi z 1943 za Bradleyja Wigginsa na drugem in 1725 za Jakoba Fuglsanga na 10.
"Vsi kolesarji si lahko prizadevajo za izboljšanje te številke," pravi Kitching. "Za najvišje hitrosti pa je zelo pomembna tudi gostota zraka, ki je očitno manj nadzorovana."
Prihajam na zrak
Na morski gladini in pri 15°C je gostota zraka okoli 1,225 kg/m3. Vendar dejavniki, kot so temperatura, zračni tlak, vlažnost in nadmorska višina, vplivajo na gostoto zraka, pri čemer se gostota manjša, višje ko ste.
'Zato se kolesarji, kot je Sam Whittingham, dvignejo pokonci, ko poskušajo podreti kopenske hitrostne rekorde s človeškim pogonom,' dodaja Lewis.
In zakaj je Felix Baumgartner leta 2012 pri skoku s padalom do 1342 kmh lebdel v stratosferi.
Kanadčan Whittingham je dosegel neverjetnih 132,5 kmh na ravnem, čeprav je to še vedno manj od svetovnega rekorda hitrosti na človeški pogon, ki ga je lani septembra zabeležil rojak Todd Reichart.
Reichart je ostale pustil za seboj in dosegel največjo hitrost 137,9 kmh. Pravimo "ostali", ker je Reichart to hitrost zabeležil na tekmovanju World Human Powered Speed Challenge na državni cesti 305 tik pred Battle Mountainom v Nevadi.
To je bilo 16. zaporedno leto, ko je tekmovanje potekalo v Nevadi, in to zaradi dveh ključnih dejavnikov: je 1408 m nad morsko gladino, zato je gostota zraka nizka, in proga zagotavlja območje pospeševanja 8 km, ki vodi do hitrostna past 200m.
Oba sta pripomogla k največji hitrosti Reicharta, tako kot njegovo vozilo – ležeče kolo, obdano z oblogami. »Opravil sem nadaljnje izračune za Baldwin Street,« pravi Jungnickel, »in s popolnoma očiščenim kolesom bi bila končna hitrost 369 milj na uro [594 kmh].«
Še višje bi bilo, če bi lahko kaj naredili glede pnevmatik, pri čemer Jungnickel trdi, da večji upor povzročijo pnevmatike, ki štrlijo ven, kot celotno plovilo.
'Poleg tega bi pri ekstremnih izhodnih močeh sčasoma naleteli na največji oprijem, ki bi ga lahko zagotovile pnevmatike, kar je funkcija pritisne sile,' pravi.
'Nato dosežete catch-22. Dodali bi lahko spojlerje, da povečate tlačno silo, ki poveča upor, kar bi spet zahtevalo več moči (in tako naprej). Poleg tega ne verjamem, da bi bili kakršni koli strukturni pomisleki dejavnik, saj bi lahko kolo naredili bolj trdno z več materiala.'
Izvolite. Če želite doseči največjo hitrost skoraj 600 kmh, naročite Graemeju Obreeju, da vam izdela aero kolo Beastie, pojdite na Novo Zelandijo, prosite svet Dunedina, da razširi Baldwin Street na približno 10 km in ustvari izhodno moč, podobno Tonyju Martinu. Enostavno…
