Myslíš si, že si rýchly, vieš, že by si mohol byť rýchlejší, ale aká je fyzicky najväčšia možná rýchlosť? Zisťujeme
Tu máš, rútiš sa dole kopcom, akoby na tom závisel tvoj život. Skrčený nad mrežami, biele kĺby zvierajúce kvapky, pozriete sa dolu na svoj cyklopočítač a vidíte, že číslo cvaká až 70 km/h. Ach áno, teraz naozaj lietaš. Ale skôr, než budete môcť zvýšiť rýchlosť, dopravná značka signalizuje križovatku pred vami a vy stlačíte brzdy, aby ste bezpečne zastavili.
Ale čo ak tam tá križovatka nebola? Čo keby na ceste neboli žiadne prekážky, zákruty, ani psy a svah by bol taký dlhý, hladký a strmý, ako by ste si mohli priať?
Ako rýchlo by ste potom mohli ísť? Začnime odpovedať na túto otázku tým, že sa pozrieme na to, čo vás brzdí.
Život je ťahák
„To by bola konečná rýchlosť,“vysvetľuje Rob Kitching, zakladateľ online aerodynamického vybavenia Cycling Power Lab. „Pokiaľ ide o cyklistiku, toto je bod, v ktorom sa spoločné brzdné sily aerodynamického odporu a valivého odporu rovnajú silám spôsobeným gravitáciou a výkonom.“
Akýkoľvek dopad gravitácie závisí od závažnosti svahu. „Ak nastavíte sklon na nekonečno – inými slovami, stena – nebude zaťažovať pneumatiky ani konštrukciu bicykla,“hovorí Ingmar Jungnickel, inžinier výskumu a vývoja pre Specialized.
‘V skutočnosti by to bolo zbytočné a vy by ste skákali padákom.‘
Alebo odbornejšie „rýchlostný parašutizmus“, kde je cieľom dosiahnuť a udržať čo najvyššiu konečnú rýchlosť. Vyhoďte človeka z lietadla bruchom a dosiahnu rýchlosť až 200 km/h; hlava napred a hovoríme o 250-300 km/h; hlava napred a nosenie špeciálneho elegantného oblečenia umožňuje rýchlosť až 450 km/h.
„Ale to nie je cyklistika, tak to ignorujme a použime skutočnú cestu,“pokračuje Jungnickel. Skenovanie ulíc sveta, Baldwin Street v Dunedine na Novom Zélande, má tú pochybnú česť byť najstrmšou cestou na planéte s uhlom 35-38°, v závislosti od toho, komu veríte.
'Na tejto ceste, ktorá má sklon – ale predĺžená na vzdialenosť viac ako 350 m – by za predpokladu pokojných podmienok a výkonu 400 wattov mohol jazdec na ceste dosiahnuť rýchlosť 89,48 mph [144 km/h],“hovorí Jungnickel.
To je určitá rýchlosť, ale stále takmer 80 km/h zaostáva za svetovým rýchlostným rekordom v zjazde, ktorý minulý rok stanovil Francúz Éric Barone, keď v roku 2015 dosiahol 223,3 km/h na zasneženej rýchlostnej trati Chabrières vo francúzskych Alpách.
Takže na zníženie valivého odporu by mal náš svah obsahovať zľadovatenú plošinu? Nie nevyhnutne, podľa Jungnickel. ‘Pri týchto rýchlostiach je odpor vzduchu okolo 99,5 %.’
To je v porovnaní s približne 50 % pri jazde rýchlosťou 12 km/h. Čím rýchlejšie jazdíte, odpor vzduchu sa zvyšuje, takže aké metódy by mal náš imaginárny cyklista použiť, aby dosiahol maximálnu rýchlosť a odolal odporu vzduchu?
Keep it aero
„Jasné postavenie je dôležité,“hovorí Jungnickel. „Urobil som teda výpočty s jazdcom optimalizovaným pre časovku a pomocou našej predĺženej analógie na Baldwin Street mohol jazdec s výkonom 400 W dosiahnuť rýchlosť 200 míľ za hodinu [322 km/h].‘
Keď Jungnickel hovorí optimalizované, hovorí o kompletnom aerodynamickom menu. To znamená prilbu v tvare slzy a polohu, pri ktorej chvost prilby prirodzene prechádza do hladkého, aerodynamického chrbta.
Priliehavý skinsuit je tiež nutnosťou na zníženie odporu vzduchu.
„V skutočnosti je to životne dôležité,“hovorí Rob Lewis zo špecialistu na výpočtovú dynamiku tekutín TotalSim. „Typ materiálu, umiestnenie švu a povrchová úprava, to všetko robí obrovský rozdiel. Môžete hovoriť o 12 – 15 % rozdiele v odpore medzi dobrým a zlým oblekom.‘
Lewis tiež navrhuje, že vytiahnutie ponožiek tak ďaleko, ako je to len možné, je aerodynamicky efektívnejšie ako topánočky, zatiaľ čo úzke uchopenie týchto nástavcov aerobarov tiež mierne zníži odpor vzduchu.
Tiež by ste chceli hadicu v tvare slzy, pretože, ako je uvedené vyššie, pomáha znižovať koeficient aerodynamického odporu (CdA). Toto pokrýva klzkosť a veľkosť objektu a jeho prednú oblasť.
Fyzika hovorí, že objekt s koeficientom odporu nula nemôže na Zemi v skutočnosti existovať – všetko má nejakú formu odporu – ale čísla môžu byť veľmi nízke.
Riaítka v tvare slzy na špičkovom bicykli môžu napríklad registrovať číslo 0,005. To je dosť aero.
Príklady CdA elity používajúce tyče v tvare aero sa môžu dostať na hranicu 0,18-0,25 oproti 0,25-0,30 dobrého amatérskeho športovca.
Tento údaj sa stáva ešte dôležitejším, keď je v súlade s výstupným výkonom. Keď nemecký profesionál Tony Martin vyhral v roku 2011 majstrovstvá sveta v časovke v Kodani, jeho výkon a aerodynamický odpor (vyjadrené ako watty/m2 CdA) boli vypočítané ako 2 089.
To je v porovnaní s 1 943 pre Bradleyho Wigginsa na druhom mieste a 1 725 pre Jakoba Fuglsanga na 10. mieste.
„Všetci jazdci môžu pracovať na zlepšení tohto čísla,“hovorí Kitching. „Ale pre maximálnu rýchlosť je nesmierne dôležitá aj hustota vzduchu, ktorá je zjavne menej kontrolovateľná.“
Prichádzame na vzduch
Na hladine mora a pri 15°C je hustota vzduchu približne 1,225 kg/m3. Faktory ako teplota, barometrický tlak, vlhkosť a nadmorská výška však ovplyvňujú hustotu vzduchu, pričom hustota sa znižuje, čím vyššie ste.
„To je dôvod, prečo jazdci ako Sam Whittingham majú hlavu vysoko, keď sa pokúšajú prekonať ľudskou silou pozemné rýchlostné rekordy,“dodáva Lewis.
A prečo sa Felix Baumgartner vznášal do riedkeho vzduchu stratosféry, keď v roku 2012 zoskočil na rýchlosť 1 342 km/h.
Kanadský Whittingham dosiahol neuveriteľných 132,5 km/h na rovine, aj keď je to stále málo svetového rekordu v rýchlosti na ľudskú pohon, ktorý zaznamenal krajan Todd Reichart vlani v septembri.
Reichart nechal zvyšok za sebou a dosiahol maximálnu rýchlosť 137,9 km/h. Hovoríme „zvyšok“, pretože Reichart zaregistroval túto rýchlosť na World Human Powered Speed Challenge na štátnej ceste 305 neďaleko Battle Mountain, Nevada.
Súťaž sa konala v Nevade už 16. rok po sebe, a to vďaka dvom kľúčovým faktorom: je to 1 408 m nad morom, takže hustota vzduchu je nízka a trať poskytuje zónu zrýchlenia 8 km, čo vedie k 200 m rýchlostná pasca.
Obaja asistovali Reichartovej maximálnej rýchlosti, rovnako ako jeho vozidlo – ležiaci bicykel zahalený aerodynamickými krytmi. „Urobil som ďalšie výpočty na Baldwin Street,“hovorí Jungnickel, „a s plne kapotovaným bicyklom by bola konečná rýchlosť 369 mph [594 km/h].“
Bolo by ešte vyššie, keby ste mohli niečo urobiť s pneumatikami, pričom Jungnickel uvádza, že vystrčený odpor pneumatík vytvára väčší odpor ako celé plavidlo.
„Pri extrémnom výkone by ste nakoniec narazili na maximálnu priľnavosť, ktorú by pneumatiky mohli dosiahnuť, čo je funkcia prítlaku,“hovorí.
‘Potom dosiahnete úlovok 22. Mohli by ste pridať spojlery na zvýšenie prítlaku, ktoré pridávajú odpor, čo by opäť vyžadovalo viac energie (a tak ďalej). Okrem toho neverím, že by nejaké štrukturálne problémy boli faktorom, pretože by ste mohli bicykel postaviť pevnejšie s väčším množstvom materiálu.‘
Tu to máte. Ak chcete dosiahnuť maximálnu rýchlosť takmer 600 km/h, poverte Graeme Obreeho, aby vám postavil aerobicykel Beastie, zamierte na Nový Zéland, požiadajte radu Dunedin, aby predĺžila Baldwin Street na dĺžku približne 10 km a vytvorila výkon podobný Tonymu Martinovi. Jednoduché…
