Lehet, hogy a vizes körülmények az utolsó dolog, amire vágysz az utazás megtervezésekor, de ha a végső sebesség a cél, akkor lehet, hogy nem is olyan rossz
Rengeteg ésszerű ok van arra, hogy elkerüljük a lovaglást, ha az előrejelzés esőt mond. Áruló, csak egy kicsit nyomorúságos lehet, és a kerékpárodat beborítja az út mocsok. De ha eléri a végsebességet sportolás közben, vagy napirendre tűzi az időmérős PB-funkciókat, akkor érdemes megtervezni a támadást pontosan arra az időre, amikor a felhők a legveszélyesebbek.
Különféle elméletek léteznek arra vonatkozóan, hogy a légköri viszonyok mely kombinációja teszi lehetővé a gép leggyorsabb pedálozását, és bizonyítékok vannak arra, hogy amikor nedves, vagy vizes lesz, akkor a legjobb a maximális sebesség elérése. De aki soha nem dől hátra, és higgadtan elfogadja, a kerékpáros úgy döntött, ideje tudományos igazolást szerezni, hogy kiegészítse a sejtést.
A bicikli sebességét illetően elkerülhetetlenül a dolgok az aerodinamikán múlnak, és ebben az esetben az, hogy a légköri viszonyok hogyan befolyásolják azt, hogy mennyire könnyen tud átszelni a levegőben.
Andy Ruina, a Cornell Egyetem gépész- és repülőgépmérnöki professzora ezt magyarázza: „Tudjuk, hogy a légellenállás a legnagyobb ellenállás a kerékpárosok számára. Ez nagyjából arányos a levegő sűrűségével és a sebesség négyzetével. A levegő sűrűsége kisebb alacsonyabb nyomáson [ezért készülnek az emberi erővel végzett sebességrekordok nagy magasságban], magasabb páratartalom mellett és magasabb hőmérsékleten. A repülőgépemelés hasonló skálázással rendelkezik, így a repülőgépeknek hosszabb kifutópályákra van szükségük a forró, párás napokon.’
Komolyos tereprendezés nélkül keveset tehetsz arról, hogy a privát TT-köröd magasságát néhány ezer méterrel megemeld, de a légnyomás, a páratartalom és a hőmérséklet ingadozik, és ha az optimális kombinációt keresed alacsony nyomás, magas páratartalom és magas hőmérséklet – ezek egybeesnek, amikor vihar van a levegőben.
Chris Yu, a Specialized aerodinamikai és kutatás-fejlesztési mérnöke így folytatja a történetet: „A motorosra nehezedő ellenállási erő kisebb lesz a megnövekedett páratartalom és az alacsony légnyomás miatt, de a hatások kicsik. Szélsőséges körülmények között azonban, például vihar után, összességében elég nagyok lehetnek ahhoz, hogy észrevehető különbséget mutassanak.” A kérdés: mennyit?
A tudomány
Vegye elő a régi iskolai könyveit, és megtalálhatja ezt az egyenletet: levegő sűrűsége (rho)=nyomás / (gázállandó x hőmérséklet). Más szóval, a levegő sűrűsége arányos a légnyomással és fordítottan arányos a hőmérséklettel. Tehát az alacsony levegősűrűség (és a minimális légellenállás) előnyeinek kihasználásához alacsony nyomásra és magas hőmérsékletre van szüksége. Ezenkívül a levegő magas páratartalma (vízgőz) csökkenti a levegő sűrűségét, mivel a (hidrogénből és oxigénből álló) vízmolekulák könnyebbek, mint az oxigén- és nitrogénmolekulák, amelyek a levegő térfogatának nagy részét teszik ki.(Az előző egyenlet továbbra is érvényes a nedves levegőre, nagyobb gázállandóval – csökkentve a levegő sűrűségét.)
A sebesség (v) kiszámításához állandó teljesítménnyel (P), c légellenállási állandóval, rho sűrűségű levegőben, a következő egyenlet: v=3√(P/(c x rho))). Mivel a nyomás a tört alján van, ha csökkenti, a sebesség növekszik, ahogy azt vártuk. De mit jelent ez az úton?
Ruina azt mondja: „Nagyjából, ha 10%-kal csökkenti a rho [légnyomást], akkor körülbelül 3%-kal növelheti az átlagsebességet. Ez természetesen figyelmen kívül hagyja azt, hogy egy motorosnak nem biztos, hogy ugyanaz a teljesítménye (P) elérhető alacsonyabb nyomáson, magasabb hőmérsékleten és magasabb páratartalom mellett. Ezen kívül a gördülési ellenállást befolyásolhatja a járda nedvessége is.’
Valóban. Az alacsony légnyomás gyakran egybeesik a bizonytalan vagy viharos időjárással, és további bonyodalmakat okoz a vízben. Míg az aerodinamikai légellenállás 80-90%-át teszi ki a gyorsan haladó motoros ellenállásának, addig a kerékpár talajon való áthaladása okozta gördülési ellenállás is csökkenti az energiát és a sebességet. Intuitív módon azt feltételezhetjük, hogy a víz nagyobb súrlódást okoz, és lelassítja az embert. Nem így mondja Wolf vorm Walde a Continental gumiabroncsoktól.
„Ha a felületet csak vékony vízréteggel impregnálják – mivel a víz nem emelkedik az aszf altgranulátum csúcsai fölé –, akkor a gördülési ellenállást csökkenteni kell” – mondja. „A gördülési ellenállás többnyire az anyag deformációja miatti energiaveszteség – az abroncs összenyomásához szükséges energia, amikor az a talajon gördül.
„Azonban a tapadás és a gumi tapadása miatt gördülési ellenállás is jelentkezik” – teszi hozzá. „A tapadási erők sokkal kisebbek, mint az alakváltozásból eredő veszteség. Mégis, a gumi és a közúti kötés molekuláris szinten az érintkezési foltban. A tapadás annál erősebb, minél hosszabb a tartózkodási idő – ez azt jelenti, hogy minél lassabb az ember, annál erősebb a tapadás. A gördülési ellenállásnak ez a része csökken, ha leválasztó anyag [víz] van az abroncs és az út között. A nedves gumi kevésbé tapadós. A víz akadályozza a kötést az érintkezési foltban.'
Úgy tűnik, hogy a nedves út kisebb gördülési ellenállást okoz, így gyorsabb lesz. De várj egy percet…
„A víznek egy másik hatása is van az utakra” – mondja vorm Walde. „A fentiek mindegyike csak azonos hőmérsékletekre igaz. A gyakorlatban a víz lehűti az abroncsot és az utat. A hidegebb gumiabroncs gördülési ellenállása nagyobb. Ez ellensúlyozza a kisebb tapadás miatti kisebb gördülési ellenállás hatását. Van még egy szempont, amit figyelembe kell venni – ha a vízréteg elég vastag ahhoz, hogy befedje az aszf altot, akkor a gumiabroncsnak ki kell szorítania a vizet. Ebben az esetben az ellenállás nagyobb.’
Az édes hely megtalálása
Úton, egy híres időfutamozónak nincs kétsége a legjobb körülmények között. Graeme Obree kétszer volt egyéni üldözési világbajnok és kétszeres tulajdonosa az egyórás táv rekordjának, és analitikus megközelítéséről ismert ember. „Amikor felhőszakadásra vár, és nyugalom van, az az édes hely” – mondja. „A három tökéletes körülmény a magas hőmérséklet, a magas páratartalom és az alacsony légköri nyomás. A párás nyári esték általában gyorsabbak, amikor szinte érezni a víz illatát a levegőben. Ritkán vannak ilyen feltételek, és amikor összejönnek, az olyan, hogy „wow”, akkor a szezon legjobb formáját hozod. Ez az az éjszaka, amikor a leggyorsabb kerekeit kell használnia.’
