Bạn nghĩ mình nhanh, bạn biết mình có thể nhanh hơn, nhưng về thể chất thì tốc độ nhanh nhất có thể là bao nhiêu? Chúng tôi tìm hiểu
Bạn đây rồi, xuống dốc nhanh như cuộc sống của bạn phụ thuộc vào nó. Cúi người trên song sắt, các khớp ngón tay trắng nắm chặt những giọt nước, bạn nhìn xuống máy tính xe đạp của mình và bạn thấy con số lên tới 70kmh. Ồ vâng, bạn đang thực sự bay. Nhưng trước khi bạn có thể tăng thêm tốc độ nữa, biển báo đường giao nhau phía trước và bạn bóp phanh để dừng lại một cách an toàn.
Nhưng nếu đường giao nhau đó không có ở đó thì sao? Điều gì sẽ xảy ra nếu không có chướng ngại vật hoặc khúc cua hoặc những chú chó lang thang trên đường, và con dốc dài, mượt mà và dốc như bạn có thể mong muốn?
Lúc đó bạn có thể đi nhanh đến mức nào? Hãy bắt đầu trả lời câu hỏi đó bằng cách xem điều gì đang kìm hãm bạn.
Cuộc sống là một lực cản
‘Đó sẽ là vận tốc đầu cuối,’ Rob Kitching, người sáng lập trang phục khí động học trực tuyến Cycling Power Lab giải thích. "Theo thuật ngữ đạp xe, đây là điểm mà lực dừng chung của lực cản khí động học và lực cản lăn bằng lực do trọng lực và công suất tạo ra."
Mức độ tác động của trọng lực phụ thuộc vào mức độ nghiêm trọng của độ dốc. Ingmar Jungnickel, kỹ sư nghiên cứu và phát triển của chuyên ngành cho biết: “Nếu bạn đặt độ dốc là vô hạn - hay nói cách khác là một bức tường - sẽ không có tải trọng lên lốp xe hoặc cấu trúc của xe đạp.
‘Hiệu quả thì điều đó sẽ khiến cả hai trở nên thừa thãi và bạn sẽ nhảy dù.’
Hay về mặt kỹ thuật hơn là "nhảy dù tốc độ", trong đó mục tiêu là đạt được và duy trì vận tốc đầu cuối cao nhất có thể. Thả một người ra khỏi bụng máy bay và họ sẽ đạt tốc độ lên đến 200kmh; đi đầu tiên và chúng ta đang nói chuyện 250-300kmh; đi đầu và mặc trang phục chuyên dụng được sắp xếp hợp lý cho phép đạt tốc độ lên đến 450kmh.
‘Nhưng đó không phải là đi xe đạp, vì vậy hãy bỏ qua điều đó và sử dụng một con đường thực tế,’ Jungnickel tiếp tục. Quét khắp các đường phố trên thế giới, Phố Baldwin ở Dunedin, New Zealand, được vinh danh là con đường dốc nhất hành tinh ở 35-38 °, tùy thuộc vào người bạn tin tưởng.
'Trên độ dốc của con đường này - nhưng kéo dài hơn khoảng cách 350m - giả sử trong điều kiện yên tĩnh và công suất đầu ra là 400 watt, người lái ở vị trí đường có thể đạt 89,48mph [144kmh], "Jungnickel nói.
Đó là một số tốc độ, nhưng vẫn kém kỷ lục tốc độ xuống dốc thế giới gần 80kmh, do người Pháp Éric Barone thiết lập vào năm ngoái khi anh đạt 223,3kmh trên đường đua tốc độ Chabrières phủ đầy tuyết ở dãy Alps của Pháp vào năm 2015.
Vì vậy, có lẽ để giảm lực cản lăn, con dốc của chúng ta nên có nền tảng băng giá? Không nhất thiết, theo Jungnickel. "Ở những tốc độ này, lực cản của không khí là khoảng 99,5%."
Điều đó so với khoảng 50% khi đi xe ở tốc độ 12kmh. Lực cản của không khí tăng lên khi bạn đi xe càng nhanh, vì vậy, người đi xe đạp tưởng tượng của chúng ta nên sử dụng phương pháp nào để đạt tốc độ tối đa và vượt qua sức cản của không khí?
Giữ nó không khí
‘Vị trí rõ ràng là quan trọng,’ Jungnickel nói. "Vì vậy, tôi đã tiến hành tính toán với một người lái xe được tối ưu hóa ở vị trí thử nghiệm thời gian và, sử dụng phép tương tự Đường Baldwin kéo dài của chúng tôi, người lái xe 400W có thể đạt 200mph [322kmh]."
Khi Jungnickel nói tối ưu hóa, anh ấy đang nói về menu khí động học đầy đủ. Điều đó có nghĩa là mũ bảo hiểm có hình giọt nước và vị trí có thể nhìn thấy đuôi mũ bảo hiểm chảy tự nhiên thành một mặt sau mượt mà, hợp lý.
Trang phục bó sát da cũng là điều bắt buộc để giảm lực cản của không khí.
Rob Lewis của chuyên gia động lực học chất lỏng tính toán TotalSim nói:‘Trên thực tế, điều này rất quan trọng. ‘Loại vật liệu, vị trí đường may và xử lý bề mặt đều tạo ra sự khác biệt rất lớn. Bạn có thể nói sự chênh lệch 12-15% về lực cản giữa một bộ đồ đẹp và xấu.’
Lewis cũng gợi ý rằng kéo tất của bạn lên càng xa càng tốt sẽ hiệu quả hơn về mặt khí động học so với giày booties, trong khi việc nắm chặt các phần mở rộng của aerobar đó cũng sẽ cắt giảm một chút lực cản.
Bạn cũng muốn ống hình giọt nước vì như trên, nó giúp giảm hiệu quả của lực cản khí động học (CdA). Điều này bao gồm độ trơn trượt và kích thước của một đối tượng cộng với diện tích phía trước của nó.
Vật lý học nói rằng một vật thể có lực kéo đồng hiệu suất bằng 0 không thể thực sự tồn tại trên Trái đất - mọi thứ đều có một số dạng lực cản - nhưng con số có thể rất thấp.
Ví dụ:Ghi đông hình giọt nước trên một chiếc xe đạp cao cấp, có thể đăng ký con số 0,005. Điều đó thật tuyệt.
CdA ví dụ về những người ưu tú sử dụng thanh hình aero có thể đạt mốc 0,18-0,25, so với 0,25-0,30 của một vận động viên nghiệp dư giỏi.
Con số này càng trở nên quan trọng hơn khi được căn chỉnh với sản lượng điện. Khi chuyên gia người Đức Tony Martin giành chức vô địch thế giới thử nghiệm thời gian năm 2011 tại Copenhagen, sản lượng điện và lực cản khí động học của anh ấy (biểu thị bằng watt / m2CdA) được tính là 2, 089.
Điều này so với 1, 943 cho Bradley Wiggins ở vị trí thứ hai và 1, 725 cho Jakob Fuglsang ở vị trí thứ 10.
‘Tất cả các tay đua đều có thể nỗ lực để cải thiện con số này,’ Kitching nói. "Nhưng cũng cực kỳ quan trọng đối với tốc độ tối đa là mật độ không khí, rõ ràng là khó kiểm soát hơn."
Sắp phát sóng
Ở mực nước biển và ở 15 ° C, mật độ không khí vào khoảng 1.225kg / m3. Tuy nhiên, các yếu tố như nhiệt độ, áp suất không khí, độ ẩm và độ cao ảnh hưởng đến mật độ không khí, với mật độ giảm càng cao thì bạn càng lên cao.
‘Đó là lý do tại sao những tay đua như Sam Whittingham lại ngẩng cao đầu khi cố gắng phá kỷ lục tốc độ trên mặt đất do con người cung cấp”, Lewis nói thêm.
Và tại sao Felix Baumgartner lại bay lên bầu không khí loãng của tầng bình lưu khi nhảy dù lên tới 1, 342kmh vào năm 2012.
Whittingham người Canada đã đạt 132,5kmh đáng kinh ngạc trên mặt phẳng, mặc dù điều đó vẫn còn kém kỷ lục thế giới về tốc độ do con người sử dụng, được ghi bởi đồng hương Todd Reichart vào tháng 9 năm ngoái.
Reichart để yên phần còn lại, đạt tốc độ tối đa 137,9 km / h. Chúng tôi nói "phần còn lại" bởi vì Reichart đã đăng ký tốc độ đó tại Cuộc thi Tốc độ do Con người cung cấp trên Quốc lộ 305 ngay bên ngoài Battle Mountain, Nevada.
Đây là năm thứ 16 liên tiếp cuộc thi được tổ chức ở Nevada, và đó là do hai yếu tố quan trọng: nó cao hơn mực nước biển 1, 408m nên mật độ không khí thấp và sân cung cấp vùng tăng tốc 8km dẫn đến bẫy tốc độ 200m.
Cả hai đều hỗ trợ tốc độ tối đa của Reichart, cũng như phương tiện của anh ấy - một chiếc xe đạp nằm nghiêng được che chắn bằng các bộ phận giảm tốc. Jungnickel cho biết: “Tôi đã thực hiện các phép tính xa hơn về Đường Baldwin, và với một chiếc xe đạp hoàn toàn bằng xe đạp, vận tốc đầu cuối sẽ là 369mph [594kmh].’
Sẽ còn cao hơn nếu bạn có thể làm gì đó với lốp xe, Jungnickel nói rằng lực cản do lốp xe nhô ra sẽ tạo ra nhiều hơn so với toàn bộ con tàu.
‘Ngoài ra, ở đầu ra công suất cực lớn, cuối cùng bạn sẽ đạt được độ bám tối đa mà lốp xe có thể tạo ra, đó là một chức năng của lực ép xuống,” anh nói.
‘Sau đó, bạn đạt đến mức bắt 22. Bạn có thể thêm các trình giả mạo để tăng lực lượng xuống, thêm lực kéo, điều này sẽ đòi hỏi nhiều sức mạnh hơn (v.v.). Ngoài ra, tôi không tin rằng bất kỳ mối quan tâm nào về cấu trúc sẽ là một yếu tố vì bạn chỉ có thể chế tạo chiếc xe đạp bền hơn với nhiều vật liệu hơn.’
Bạn có nó. Để đạt được tốc độ tối đa gần 600kmh, Graeme Obree đã ủy thác cho bạn một chiếc xe đạp aero Beastie, đến New Zealand, yêu cầu hội đồng Dunedin kéo dài đường Baldwin dài khoảng 10km và tạo ra công suất tương tự như Tony Martin. Đơn giản…
