תנאים רטובים עשויים להיות הדבר האחרון שאתה רוצה כשאתה מתכנן את הנסיעה שלך, אבל אם המהירות האולטימטיבית היא המטרה שלך, אולי זה לא כל כך גרוע
יש הרבה סיבות הגיוניות להימנע מרכיבה כשהתחזית אומרת גשם. זה בוגדני, יכול להיות רק קצת אומלל והאופניים שלך מתכסים בזוהמת הכביש. אבל אם תגיע למהירות המרבית במהלך ספורט או תגדיר PB של ניסוי זמן על סדר היום שלך, אולי תרצה לתכנן את התקיפה שלך בדיוק לזמן שבו העננים מאיימים ביותר.
ישנן תיאוריות שונות לגבי איזה שילוב של תנאים אטמוספריים מאפשרים לך לדווש את המכונה שלך במהירות המהירה ביותר, ויש הוכחות לכך שכאשר היא רטובה, או עומדת להיות רטובה, זה פריים טיים למהירויות מקסימליות.אבל אף פעם לא פשוט לשבת בנחת ולקבל את זה בשלווה, רוכב האופניים החליט שהגיע הזמן לקבל איזשהו אימות מדעי כדי להוסיף להשערה.
בהכרח כשמדובר במהירות באופניים, הדברים תלויים באווירודינמיקה, ובמקרה הזה איך תנאי אטמוספירה משפיעים על כמה בקלות אפשר לחתוך באוויר.
אנדי רוינה, פרופסור להנדסת מכונות וחלל באוניברסיטת קורנל, מסביר: 'אנחנו יודעים שכוח הגרירה האווירי הוא הגורר העיקרי של רוכב אופניים. זה בערך פרופורציונלי לצפיפות האוויר ולמהירות בריבוע. צפיפות האוויר נמוכה יותר בלחץ נמוך יותר [ומכאן מדוע שיאי מהירות המונעים על ידי אדם נעשים בגובה רב] ובלחות גבוהה יותר ובטמפרטורה גבוהה יותר. למעלית המטוס יש קנה מידה דומה ולכן מטוסים צריכים מסלולים ארוכים יותר בימים לחים וחמים.'
ללא עיצוב נוף רציני, אין מעט שאתה יכול לעשות כדי להעלות את הגובה של מעגל ה-TT הפרטי שלך בכמה אלפי מטרים, אבל הלחץ הברומטרי, הלחות והטמפרטורה משתנים, ואם אתה מחפש את השילוב האופטימלי של לחץ נמוך, לחות גבוהה וטמפרטורה גבוהה - הם חופפים כשיש סערה באוויר.
כריס יו, מהנדס אווירודינמיקה ומו פ ב-Specialized, לוקח את הסיפור: 'כוח הגרירה על הרוכב יהיה נמוך יותר עם לחות מוגברת ולחץ ברומטרי נמוך, אבל ההשפעות קטנות. אולם בתנאים קיצוניים, כמו אחרי סערה, הם עשויים להיות גדולים מספיק בסך הכל כדי להראות הבדל ניכר.' השאלה היא: כמה?
המדע
חפור את ספרי בית הספר הישנים שלך ואולי תמצא את המשוואה הזו: צפיפות אוויר (rho)=לחץ / (קבוע גז x טמפרטורה). במילים אחרות, צפיפות האוויר היא פרופורציונלית ללחץ האוויר ויחסית הפוך לטמפרטורה. אז כדי ליהנות מצפיפות אוויר נמוכה (ומינימום גרר), אתה רוצה לחץ נמוך וטמפרטורות גבוהות. בנוסף, רמות גבוהות של לחות (אדי מים) באוויר מפחיתות את צפיפותו מכיוון שמולקולות המים (העשויות מימן וחמצן) קלות יותר ממולקולות החמצן והחנקן המהוות את רוב נפח האוויר.(המשוואה הקודמת עדיין חלה על אוויר לח, כאשר קבוע הגז גדול יותר - מפחית את צפיפות האוויר.)
כדי לחשב את המהירות (v) עבור רוכב המדווש עם כוח קבוע (P), עם קבוע גרר של c, באוויר עם צפיפות rho, המשוואה היא: v=3√(P/(c x rho))). מכיוון שהלחץ נמצא בתחתית השבר, אם מורידים אותו, המהירות עולה, כפי שהיינו מצפים. אבל מה זה אומר על הכביש?
Ruina אומר, 'בערך, אם מורידים את rho [לחץ האוויר] ב-10%, אתה יכול להגביר את המהירות הממוצעת בכ-3%. זה מזניח, כמובן, שלרוכב אולי לא יהיה אותו כוח זמין (P) בלחץ נמוך יותר, טמפרטורה גבוהה יותר ולחות גבוהה יותר. בנוסף לכך, התנגדות הגלגול עלולה להיות מושפעת מהרטיבות של המדרכה.'
אכן. לחצים ברומטריים נמוכים לרוב חופפים למזג אוויר לא רגוע או סוער ומביאים לסיבוך נוסף של מים. בעוד גרר אווירודינמי מהווה 80-90% מההתנגדות לרוכב הנוסע במהירות, התנגדות הגלגול הנגרמת ממעבר האופניים על פני הקרקע גם גוזלת אנרגיה ומהירות.באופן אינטואיטיבי אפשר להניח שהמים יוצרים יותר חיכוך ומאטים אותך. לא כך אומר Wolf vorm Walde מצמיגי Continental.
'אם המשטח פשוט ספוג בסרט מים דק - כמו שהמים אינם עולים מעל פסגות גרגיר האספלט - יש להפחית את התנגדות הגלגול , הוא אומר. 'התנגדות לגלגול היא בעיקר אובדן אנרגיה עקב עיוות חומר - האנרגיה הנדרשת כדי למעוך את הצמיג בזמן שהוא מתגלגל על פני הקרקע.
'עם זאת יש גם התנגדות לגלגול עקב הידבקות, דביקות של הגומי על פני השטח,' הוא מוסיף. "כוחות ההדבקה קטנים בהרבה מההפסד כתוצאה מדפורמציה. ובכל זאת, גומי וכביש מתחברים ברמה מולקולרית בתיקון המגע. ההדבקה חזקה יותר ככל שזמן השהייה ארוך יותר - זה אומר שככל שנוסעים לאט יותר, ההדבקה חזקה יותר. חלק זה של התנגדות הגלגול מופחת אם יש חומר שחרור [מים] בין הצמיג לכביש. צמיג רטוב פחות דביק. המים חוסמים את ההדבקה במדבקת המגע.'
אז נראה שכביש לח יוצר פחות התנגדות לגלגול, מה שהופך אותך למהיר יותר. אבל חכה רגע…
'יש השפעה נוספת של מים על הכביש,' אומר vorm Walde. כל האמור לעיל נכון רק עבור אותן טמפרטורות. בפועל, מים מקררים את הצמיג ואת הדרך למטה. לצמיג קריר יותר התנגדות גלגול גבוהה יותר. זה נוגד את ההשפעה של פחות התנגדות גלגול עקב פחות הידבקות. יש עוד גורם שצריך לקחת בחשבון - אם סרט המים עבה מספיק כדי לכסות את האספלט, הצמיג צריך לעקור את המים. במקרה זה ההתנגדות גבוהה יותר.'
למצוא את המקום המתוק
בחוץ לדרך, רץ מבחן זמן מפורסם אחד אינו בספק לגבי התנאים הטובים ביותר. גראם אוברי היה פעמיים אלוף העולם במרדף אישי ומחזיק פעמיים בשיא המרחק של שעה, והוא אדם שידוע בגישה האנליטית שלו. "כשאתה מחכה לגשם שוטף וזה רגוע - זה המקום המתוק", הוא אומר. "שלושת התנאים המושלמים הם טמפרטורה גבוהה, לחות גבוהה ולחץ אטמוספרי נמוך.ערבי קיץ לחים נוטים להיות מהירים יותר, כאשר אתה כמעט יכול להריח את המים באוויר. אתה לא מקבל את התנאים האלה לעתים קרובות מאוד, וכשהם מתאחדים זה כמו "וואו", אתה מקבל את הצורה הטובה ביותר שלך העונה. זה הלילה שבו אתה צריך להשתמש בגלגלים המהירים ביותר שלך.'
כמובן, אף אחד לא יאשים אותך אם תחזית סוערת תרחיק אותך מהאופניים שלך, אבל שוב, אולי שווה בכל זאת לצאת לסיבוב מהיר.
