وقتی جاده شیب دار می شود، آیا اثرات آیرودینامیکی پیش نویس از بین می رود؟ دوچرخه سوار تحقیق می کند…
تصور این سناریو سخت نیست: شما در نیمه راه آلپ دوهوئز هستید و به شدت تلاش می کنید تا با چرخ جلویی در تماس باشید. ریه‌ها می‌سوزند، ضربان قلب بالا می‌رود، بدن شما برای استراحت فریاد می‌زند.
پس آیا واقعاً ارزش این همه تلاش را دارد که در حین صعود فقط به کوچکترین مزایا دست یابد؟
اثرات صرفه جویی در مصرف انرژی بر روی تخت به خوبی شناخته شده است، اما مزایای کمی پشت سر سواران در یک صعود نسبتاً کمتر گزارش شده است.
دیمون رینارد، کارشناس ارشد دوچرخه‌سواری در Cervélo، توضیح می‌دهد: «داده‌های عینی زیادی در این مورد وجود ندارد، زیرا بررسی تأثیرات پیش‌نویس دشوار است.»
«ما تونل‌های باد برای مطالعه درگ هوا بر روی سوارکاران و مطالعات ولودروم برای اندازه‌گیری پیش‌نویس در یک تعقیب تیمی داریم – اما اعمال آن در کوه‌ها سخت است.»
بازگشت به اصول
زمان بازگشت به اصول اولیه است. نکته پایانی این است که مزایای آیرودینامیکی به سرعت بستگی دارد – که با بالا رفتن از سربالایی به سرعت کاهش می‌یابد.
مت ویلیامز، متخصص آیرودینامیک در McLaren Applied Technologies توضیح می‌دهد: «در دوچرخه‌سواری، سه نیرویی که باید بر آن غلبه کرد عبارتند از مقاومت هوا، مقاومت در برابر غلتیدن و گرانش».
"در زمینی صاف، تمام نیرو صرف غلبه بر مقاومت در برابر کشش و غلتش می شود - اما همانطور که شروع به بالا رفتن از سربالایی می کنید، نیروی وزنی که در برابر حرکت مقاومت می کند به سرعت بالا می رود."
"برای یک تلاش معین، شما آهسته تر پیش می روید، زیرا بیشتر از آن تلاش برای غلبه بر جاذبه استفاده می کنید، و کمتر برای حرکت به جلو استفاده می کنید."
و با کاهش سرعت، مقاومت هوا نیز کاهش می یابد. این را می توان به صورت زیر بیان کرد: Fd=½ rv2CdA (که در آن r=چگالی هوا، v=سرعت، Cd=ضریب پسا و A=منطقه جلویی)، به این معنی که رابطه بین سرعت و درگ نمایی است.
"نیروی کشش متناسب با سرعت مربع است، بنابراین نیرو با هر تغییر در سرعت تغییر زیادی می کند." رینارد توضیح می دهد.
«در سرعت‌های معمولی بالا رفتن از 15 تا 20 کیلومتر در ساعت، مقاومت باد قبلاً به طور قابل‌توجهی کاهش یافته است، و در حدود 12 کیلومتر در ساعت، این نقطه‌ای است که مقاومت باد در اطراف آن تقریباً معادل مقاومت چرخش لاستیک‌ها است.».
همه اینها به این معنی است که امکان صرفه جویی در انرژی با سر خوردن از تپه بسیار کمتر است، زیرا نیروی وارده به سوارکار بسیار کمتر است.
ویلیامز می‌گوید «سرعت شما خیلی سریع کاهش می‌یابد، بنابراین مزایای هوا کاهش می‌یابد.»
در حال افزایش
پس چه میزان صرفه جویی در انرژی در تپه ها در دسترس است؟ ویلیامز می‌گوید: «ممکن است در حالت تخت، برای غلبه بر نیروهای آیرودینامیکی از 300 وات استفاده کنید - و اگر یک سوم آن را از طریق پیش‌نویس صرفه‌جویی کنید، 100 وات کمتر است.»
اما در یک گرادیان 6 درصد، 80 درصد انرژی ممکن است برای مقاومت در برابر گرانش به کار رود، با تنها 10 درصد در برابر مقاومت هوا.
"اگر فقط از 30 وات برای غلبه بر درگ آیرودینامیکی استفاده می کنید، حتی اگر هنوز یک سوم آن را صرفه جویی کنید، فقط 10 وات صرفه جویی می کنید."
در واقع، پس انداز واقعی می تواند حتی کمتر باشد. رینارد می‌گوید: «اعداد و ارقام بخش سخت است.»
اندازه گیری شده است که پیش نویسی توان مورد نیاز را 30٪ تا 50٪ کاهش می دهد، اما این در سرعت های عادی و زمین صاف است.
برای صعود قدرت بالاتر و سرعت ها کمتر است، بنابراین صرفه جویی در نیروی کشش نیز کمتر است - اما تعیین کمیت آن آسان نیست.'
با این وجود، دیوید سواین، استاد علوم ورزشی در دانشگاه اولد دومینیون در ویرجینیا، می‌گوید همیشه احتمالاً اثری از پیش‌نویس وجود دارد، هر چند جزئی.
«دوندگان به وضوح با سرعت 15 مایل در ساعت سود می برند، زیرا چهار مایل ابتدا با کمک کشیدن پیش نویس شکسته شد، و به نظر می رسد حتی با سرعت ماراتن نیز سود می برند.»
"با سرعت بالا رفتن در دوچرخه سواری هزینه انرژی کاهش می یابد، تا زمانی که تپه آنقدر شیب نداشته باشد که مجبور به پیاده روی شود."
خاموش کردن برق
و هر چه قدرت کل بیشتری را بتوانید به سیستم وارد کنید، یا هر چه سبکتر باشید، مزایای بیشتری خواهد داشت - توضیح اینکه چرا حرفه ای ها در کوهستان تا این حد به یکدیگر نزدیک می شوند.
تونی پورنل، استاد مهندسی در دانشگاه کمبریج و می‌گوید: «برای بسیاری از ما که از یک صعود 8 درصدی بالا می‌رویم، فقط با سرعت 8 یا 9 کیلومتر در ساعت می‌رویم - و در این سرعت مزیت ناچیز است. رئیس توسعه فنی در British Cycling.
اما اگر مانند ویچنزو نیبالی بالا می روید، شرایط متفاوت است. در 20 کیلومتر در ساعت، این یک مزیت فنی محسوس است.'
از آنجایی که شیب از 5% یا 6% بالاتر می رود، میزان صرفه جویی آنها ناچیز است، اما این مقداری است که سازندگان دوچرخه به دنبال صرفه جویی در طراحی تجهیزات هستند – بنابراین به هیچ وجه ناچیز نیست، ویلیامز اضافه می کند.
«در چارچوب یک مسابقه مرحله سه هفته ای، سوارکاران حرفه ای به دنبال هر فرصتی برای صرفه جویی در انرژی هستند.»
کسب سود
تیم های حرفه ای اکنون به دنبال کمی کردن بهتر مزایای پیش نویس با اندازه گیری سرعت موثر باد در سراسر بدن در زمان واقعی هستند، که پیش بینی آن در کوه ها دشوار است.
رینارد می‌گوید: «آنچه لازم است و به تازگی در دسترس قرار گرفته است، سنسورهای سرعت دیجیتالی هوا و جهت باد در دوچرخه است.»
'Mavic یک سنسور باد دارد که آنها از آن استفاده می کنند، و ما ابزاری به نام Aerostick داریم که سرعت ظاهری هوا، جهت باد، مسیر حرکت سوار، توان خروجی و سرعت را اندازه گیری می کند و ثانیه به ثانیه آن را ثبت می کند..
"اما این فناوری در حدود سه سال گذشته نسبتاً جدید است و بیشتر داده های آن هنوز در دستان خصوصی است."
مطمئناً به نظر می رسد که تهیه پیش نویس راه رو به جلو است - و این بدون در نظر گرفتن مزایای تاکتیکی و روانشناختی اضافه شده برای حمله از پشت یا اجازه دادن به هم تیمی های خود در تنظیم سرعت است.
«داشتن یک چرخ دوستانه می تواند از نظر روانی تفاوت اساسی ایجاد کند. "و صعودها به ندرت یک شیب ثابت هستند - بنابراین شما می خواهید برای قسمت های مسطح تر روی چرخ کسی باشید، جایی که واقعاً یک مزیت قابل توجه وجود دارد."
برای ما انسان های فانی، ممکن است یک نکته وجود داشته باشد. پورنل می‌گوید: «باید بدانید چه توانایی‌هایی دارید، زیرا درایو به معنای حرکت با همان سرعت سوارکار مقابلتان است.»
به سرعت خود پایبند باشید
"مردم اغلب می گویند: "با سرعت خودت صعود کن" و این منطقی است. ممکن است از طریق طراحی پیش‌نویس از مزایای انرژی بهره‌مند شوید، اما اگر خیلی سریع باشد، به نقطه قرمز رفته و ضربه می‌زنید.»
به بیان اعداد، در شیب 20 درصد، یک سوارکار متوسط 70 کیلوگرمی که 300 وات توان تولید می کند، کمی بیش از 6 کیلومتر بر ساعت حرکت می کند، در این نقطه مقاومت هوا ناچیز است و در مقایسه با حفظ حرکت رو به جلو، نگرانی چندانی ندارد.
اما رینارد نظر مسابقه‌دهنده را می‌پذیرد: «همیشه ارزش طراحی کردن را دارد.» او نتیجه می‌گیرد. و اگر در حال تهیه پیش نویس نیستید، بهتر است دلیلی برای این کار وجود داشته باشد. اگر خط پایانی برای دویدن وجود دارد، یا حمله ای باید انجام شود، همه اینها دلایل معتبری هستند.
اما تهیه پیش نویس کمک می کند، مگر اینکه دلیلی برای این کار نداشته باشید. حتی اگر مقدار کمی باشد، رایگان است، پس چرا آن را نگیرید؟'
