Khi đường lên dốc, tác động khí động học của việc kéo dài có biến mất không? Người đi xe đạp điều tra…
Không khó để tưởng tượng ra viễn cảnh: bạn đang ở nửa đường Alpe d’Huez, cố gắng giữ liên lạc với bánh xe phía trước một cách tuyệt vọng. Phổi nóng ran, nhịp tim tăng cao, cơ thể bạn đang kêu gào để được nghỉ ngơi.
Vậy có thực sự xứng đáng với tất cả những nỗ lực này để cố gắng kéo dài trong quá trình leo dốc có thể chỉ đạt được những lợi ích nhỏ nhất không?
Tác dụng tiết kiệm năng lượng của việc kéo dài trên mặt phẳng đã được biết đến nhiều, nhưng những lợi ích định lượng của việc đi sau người lái trên đường leo núi thì tương đối ít được báo cáo.
‘Không có nhiều dữ liệu khách quan về vấn đề này, vì khó nghiên cứu tác động của quá trình kéo dài”, Damon Rinard, nhà công nghệ xe đạp cấp cao tại Cervélo giải thích.
‘Chúng tôi có các đường hầm gió để nghiên cứu lực cản của các tay đua cá nhân và các nghiên cứu về vận tốc để đo khả năng kéo dài trong cuộc đuổi bắt của đồng đội - nhưng việc áp dụng điều đó cho các ngọn núi rất khó.’
Quay lại vấn đề cơ bản
Đã đến lúc quay lại những điều cơ bản. Điểm mấu chốt là lợi ích khí động học phụ thuộc vào tốc độ - tốc độ sẽ giảm nhanh khi bạn lên dốc.
‘Trong đua xe đạp, ba lực phải vượt qua là lực cản không khí, lực cản lăn và trọng lực,” Matt Williams, chuyên gia khí động học tại McLaren Applied Technologies giải thích.
'Trên mặt đất bằng phẳng, tất cả sức mạnh sẽ vượt qua lực cản của lực cản và lăn - nhưng khi bạn bắt đầu lên dốc, lực của trọng lượng chống lại chuyển động sẽ tăng lên khá nhanh.
‘Với một nỗ lực nhất định, bạn sẽ đi chậm hơn, bởi vì bạn đang sử dụng nhiều hơn nỗ lực đó để vượt qua trọng lực và ít hơn để thực sự tiến về phía trước.”
Và khi tốc độ giảm, lực cản không khí cũng vậy. Điều này có thể được biểu thị bằng: Fd=½ rv2CdA (trong đó r=mật độ không khí, v=vận tốc, Cd=hệ số cản và A=diện tích phía trước), có nghĩa là mối quan hệ giữa tốc độ và lực cản là hàm số mũ.
‘Lực kéo tỷ lệ với bình phương vận tốc, do đó lực thay đổi rất nhiều với bất kỳ sự thay đổi nào của tốc độ,” Rinard giải thích.
'Ở tốc độ leo núi thông thường từ 15 đến 20kmh, sức cản của gió đã giảm đáng kể, và ở khoảng 12kmh, đó là điểm mà sức cản của gió gần tương đương với lực cản lăn của lốp xe.'
Tất cả điều này có nghĩa là có ít phạm vi hơn để tiết kiệm năng lượng bằng cách trượt lên đồi, bởi vì lực chống lại người lái nhỏ hơn rất nhiều.
‘Vận tốc của bạn giảm khá nhanh, vì vậy lợi ích của aero giảm xuống,” Williams nói.
Hoàn thiện nó
Vậy tiết kiệm năng lượng nào trên các ngọn đồi? Williams nói: “Trên mặt phẳng, bạn có thể sử dụng 300 watt để vượt qua các lực khí động học - và nếu bạn tiết kiệm được một phần ba số watt thông qua việc kéo dài, thì tức là sẽ ít hơn 100 watt,” Williams nói.
Nhưng trên độ dốc 6%, có tới 80% năng lượng có thể được sử dụng để chống lại trọng lực, chỉ 10% chống lại lực cản của không khí.
‘Nếu bạn chỉ sử dụng 30 watt để vượt qua lực cản khí động học, ngay cả khi bạn vẫn tiết kiệm được một phần ba số đó thì bạn chỉ tiết kiệm được 10 watt.”
Trên thực tế, số tiền tiết kiệm thực sự có thể còn nhỏ hơn. Rinard nói: “Đặt con số vào đó là một phần khó khăn.
‘Người ta đo được rằng việc kéo dài làm giảm điện năng cần thiết từ 30% đến 50%, nhưng đó là ở tốc độ mặt đất bình thường.
Để leo dốc, sức mạnh cao hơn và tốc độ thấp hơn, do đó, khả năng tiết kiệm về lực kéo cũng thấp hơn - nhưng không dễ để định lượng.’
Tuy nhiên, David Swain, giáo sư khoa học tập thể dục tại Đại học Old Dominion ở Virginia, cho biết luôn có khả năng xảy ra một số tác động của việc soạn thảo, tuy nhiên trong phút chốc.
‘Người chạy bộ được hưởng lợi rõ ràng ở tốc độ 15mph, kể từ khi quãng đường bốn phút lần đầu tiên bị phá vỡ với sự trợ giúp của việc phác thảo và họ dường như có lợi ngay cả ở tốc độ chạy marathon,” anh ấy nói.
‘Sẽ giảm chi phí năng lượng ở tốc độ leo núi khi đạp xe, miễn là đồi không quá dốc để buộc phải tăng tốc độ đi bộ.’
Mất điện
Và bạn có thể đặt càng nhiều sức mạnh vào hệ thống, hoặc bạn càng nhẹ, thì lợi ích càng lớn - giải thích tại sao những người chuyên nghiệp lại gắn bó với nhau như vậy trên núi.
'Đối với hầu hết chúng ta khi leo lên 8%, chúng ta chỉ đi với tốc độ 8 hoặc 9kmh - và ở tốc độ đó, lợi thế là không đáng kể, Tony Purnell, giáo sư kỹ thuật tại Đại học Cambridge cho biết. người đứng đầu bộ phận phát triển kỹ thuật tại British Cycling.
‘Nhưng nếu bạn đang đi lên như Vicenzo Nibali, đó là một hoàn cảnh khác. Ở 20kmh, đó là một lợi thế kỹ thuật hữu hình.’
'Khi độ dốc tăng lên vượt quá 5% hoặc 6%, những gì họ sẽ tiết kiệm được là nhỏ, nhưng đó là loại số tiền mà các nhà sản xuất xe đạp sẽ tìm cách tiết kiệm trong thiết kế thiết bị - vì vậy nó không có nghĩa là không đáng kể, 'Williams cho biết thêm.
‘Trong bối cảnh cuộc đua chặng kéo dài ba tuần, các tay đua chuyên nghiệp đang tìm mọi cơ hội để tiết kiệm năng lượng.’
Làm tăng
Các đội chuyên nghiệp hiện đang tìm cách định lượng tốt hơn lợi ích của việc kéo dài bằng cách đo tốc độ gió hiệu quả trên toàn bộ cơ thể trong thời gian thực, điều này có thể khó dự đoán ở vùng núi.
‘Thứ cần thiết và mới chỉ có sẵn, là cảm biến vận tốc kỹ thuật số không khí và hướng gió trên xe đạp,” Rinard nói.
'Mavic có một cảm biến gió mà họ đang sử dụng và chúng tôi có một công cụ gọi là Aerostick để đo vận tốc biểu kiến của không khí, hướng gió và quỹ đạo của người lái, công suất phát ra và vận tốc và ghi lại từng giây.
‘Nhưng công nghệ này tương đối mới trong khoảng ba năm trở lại đây và hầu hết dữ liệu từ nó vẫn nằm trong tay tư nhân.’
Có vẻ như việc kéo dài là con đường phía trước - và đó là chưa tính đến những lợi ích chiến thuật và tâm lý bổ sung của việc có thể phát động tấn công từ phía sau hoặc để đồng đội của bạn thiết lập tốc độ.
‘Có một bánh xe thân thiện có thể tạo ra sự khác biệt quan trọng về mặt tâm lý,’ Purnell nói. "Và những lần leo núi hiếm khi có độ dốc ổn định - vì vậy bạn muốn ở trên bánh xe của ai đó để có được những đoạn phẳng hơn, nơi thực sự có một lợi thế đáng kể."
Đối với chúng tôi chỉ là những người phàm trần, có thể có một sự cân nhắc. Purnell nói: “Bạn phải biết mình có khả năng gì, bởi vì kéo dài có nghĩa là bám sát cùng tốc độ với người lái xe phía trước bạn.
Bám sát vào tốc độ của riêng bạn
‘Mọi người thường nói,“Hãy leo theo tốc độ của riêng bạn”và điều này rất có lý. Bạn có thể nhận được lợi thế về năng lượng thông qua việc kéo dài, nhưng nếu quá nhanh, bạn sẽ lao vào thế cờ đỏ và thua cuộc. '
Nói một cách dễ hiểu, ở độ dốc 20%, một người lái 70kg trung bình bỏ ra 300 watt sẽ chỉ đi được hơn 6kmh, tại thời điểm đó lực cản không khí là không đáng kể và việc kéo dài không đáng quan tâm so với việc duy trì chuyển động về phía trước.
Nhưng Rinard có quan điểm của tay đua: "Nó luôn luôn đáng để soạn thảo," anh kết luận. ‘Và nếu bạn không soạn thảo, tốt hơn hết là có lý do tại sao không. Nếu phải chạy nước rút về đích hoặc phải thực hiện một cuộc tấn công, thì đây đều là những lý do hợp lệ.
‘Nhưng việc soạn thảo sẽ hữu ích, trừ khi bạn có lý do để không làm như vậy. Ngay cả khi đó là một số tiền nhỏ, nó là miễn phí, vậy tại sao bạn không lấy nó?’
