فکر می کنید سریع هستید، می دانید که می توانید سریعتر باشید، اما سریع ترین سرعت ممکن از نظر فیزیکی چیست؟ متوجه شدیم
اینجا هستید، با سرعت در سراشیبی حرکت می کنید که زندگی شما به آن وابسته است. روی میله‌ها خمیده‌اید، بند انگشت‌های سفیدی که قطره‌ها را گرفته‌اند، به کامپیوتر دوچرخه‌تان نگاه می‌کنید و می‌بینید که این شکل تا سرعت ۷۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد. اوه بله، شما الان واقعاً در حال پرواز هستید. اما قبل از اینکه بتوانید سرعت بیشتری به دست آورید، تابلوی جاده یک تقاطع در جلو را علامت می‌دهد و شما ترمز را فشار می‌دهید تا با خیال راحت توقف کنید.
اما اگر آن نقطه اتصال آنجا نبود چه می شد؟ چه می‌شد اگر هیچ مانعی یا پیچی وجود نداشت یا سگ‌هایی در جاده سرگردان نبودند، و شیب به اندازه‌ای که می‌توانستید طولانی، صاف و تند باشد؟
با چه سرعتی می توانستی پیش بروی؟ بیایید پاسخ دادن به این سوال را با نگاه کردن به آنچه شما را عقب نگه می دارد شروع کنیم.
زندگی یک کشش است
راب کیچینگ، مؤسس آزمایشگاه آنلاین آئرودینامیک Cycling Power Lab توضیح می‌دهد که«این سرعت پایانی خواهد بود». «در اصطلاح دوچرخه‌سواری، این نقطه‌ای است که نیروهای توقف مشترک در برابر کشش و غلتش آیرودینامیکی با نیروهای ایجاد شده توسط گرانش و توان خروجی برابر است.»
چقدر تاثیر گرانش به شدت شیب بستگی دارد. Ingmar Jungnickel، مهندس تحقیق و توسعه Specialized می گوید: «اگر شیب را روی بی نهایت تنظیم کنید - به عبارت دیگر، یک دیوار - هیچ باری روی لاستیک ها یا ساختار دوچرخه وجود نخواهد داشت.»
"در واقع این کار باعث می شود که هم کار زائد باشد و هم چتربازی کنید."
یا از نظر فنی تر، «چتربازی با سرعت»، که در آن هدف دستیابی و حفظ بالاترین سرعت پایانی ممکن است.یک انسان را از شکم هواپیما به پایین بیاندازید تا به سرعت 200 کیلومتر بر ساعت برسد. ابتدا سر کنید و ما در حال صحبت با سرعت 250-300 کیلومتر بر ساعت هستیم. اول سر و پوشیدن لباس‌های کارآمد تخصصی سرعتی تا 450 کیلومتر بر ساعت را می‌دهد.
"اما این دوچرخه سواری نیست، پس بیایید آن را نادیده بگیریم و از یک جاده واقعی استفاده کنیم." Jungnickel ادامه می دهد. با اسکن خیابان‌های جهان، خیابان بالدوین در دوندین، نیوزیلند، افتخار مشکوک بودن را دارد که شیب‌دارترین جاده روی سیاره با زاویه 35 تا 38 درجه است، بسته به اینکه به چه کسی اعتقاد دارید.
جونگ نیکل می‌گوید: «در شیب این جاده – اما بیشتر از فاصله ۳۵۰ متری آن – با فرض شرایط آرام و توان خروجی ۴۰۰ وات، سواری در موقعیت جاده می‌تواند به سرعت ۱۴۴ کیلومتر بر ساعت برسد.».
این مقداری سرعت است، اما هنوز نزدیک به 80 کیلومتر بر ساعت از رکورد سرعت سرازیری جهان که سال گذشته توسط اریک بارون فرانسوی به ثبت رسید، زمانی که در سال 2015 در پیست سرعت پوشیده از برف Chabrières در کوه‌های آلپ فرانسه به سرعت 223.3 کیلومتر در ساعت رسید، فاصله دارد.
پس شاید برای کاهش مقاومت غلتشی، شیب ما باید دارای سکوی یخی باشد؟ به گفته یونگ نیکل نه لزوما. «در این سرعت‌ها، مقاومت هوا حدود 99.5 درصد است.»
که با سرعت 12 کیلومتر در ساعت حدود 50 درصد مقایسه می شود. مقاومت هوا با سرعت بیشتری افزایش می یابد، بنابراین دوچرخه سوار خیالی ما باید از چه روش هایی برای رسیدن به حداکثر سرعت و سرپیچی از مقاومت هوا استفاده کند؟
آن را هوا نگه دارید
Jungnickel می گوید: «به وضوح موقعیت مهم است. بنابراین من محاسباتی را با سوارکاری انجام دادم که در موقعیت آزمایشی بهینه شده بود و با استفاده از قیاس طولانی‌تر خیابان بالدوین، موتور سوار 400 وات می‌توانست به 200 مایل در ساعت [322 کیلومتر بر ساعت] برسد.»
وقتی یونگ نیکل می گوید بهینه است، در حال صحبت کردن با منوی کامل آیرودینامیک است. این به معنای یک کلاه ایمنی قطره‌ای اشکی و موقعیتی است که دم کلاه را به‌طور طبیعی به سمت پشتی صاف و صاف جریان می‌دهد.
یک لباس پوستی تنگ نیز برای کاهش مقاومت هوا ضروری است.
راب لوئیس از متخصص دینامیک سیالات محاسباتی TotalSim می گوید: «در واقع، این امری حیاتی است. نوع مواد، قرار دادن درز و عملیات سطح، همه تفاوت زیادی ایجاد می کنند. ممکن است از تفاوت 12 تا 15 درصدی کشش بین لباس خوب و بد صحبت کنید.»
لوئیس همچنین پیشنهاد می‌کند که بالا کشیدن جوراب‌هایتان تا آنجا که ممکن است از نظر آیرودینامیکی مؤثرتر از چکمه‌ها است، در حالی که گرفتن باریک روی آن اکستنشن‌های هوابار نیز اندکی باعث کاهش کشش می‌شود.
شما همچنین می خواهید لوله اشکی شکل داشته باشید زیرا، همانطور که در بالا گفته شد، به کاهش ضریب کشش آیرودینامیکی (CdA) کمک می کند. این میزان لغزندگی و اندازه جسم به اضافه ناحیه جلوی آن را پوشش می‌دهد.
فیزیک می گوید که یک جسم با ضریب پسا صفر در واقع نمی تواند روی زمین وجود داشته باشد - همه چیز دارای نوعی کشش است - اما اعداد می توانند بسیار کم باشند.
برای مثال دسته‌های قطره‌ای شکل در دوچرخه‌های سطح بالایی، می‌توانند عدد 0.005 را ثبت کنند. هوا بسیار زیباست.
نمونه‌های CdA از نخبگانی که از میله‌های هوا شکل استفاده می‌کنند ممکن است در علامت ۰.۱۸-۰.۲۵ در مقابل ورزشکاران آماتور خوب ۰.۲۵-۰.۳۰ باشد.
این رقم زمانی که با توان خروجی تراز شود اهمیت بیشتری پیدا می کند. زمانی که تونی مارتین حرفه ای آلمانی در مسابقات جهانی تایم تریل 2011 در کپنهاگ برنده شد، توان خروجی و کشش آیرودینامیکی او (به صورت وات/m2 CdA بیان می شود) به عنوان 2,089 محاسبه شد.
این در مقایسه با 1,943 برای بردلی ویگینز در رتبه دوم و 1,725 برای Jakob Fuglsang در رده دهم.
کیچینگ می گوید: «همه سوارکاران می توانند برای بهبود این رقم تلاش کنند. «اما همچنین برای سرعت‌های بالا، چگالی هوا بسیار مهم است که به وضوح کمتر قابل کنترل است.»
برای پخش
در سطح دریا و در دمای 15 درجه سانتیگراد، چگالی هوا در حدود 1.225 کیلوگرم در متر مربع است3. با این حال، عواملی مانند دما، فشار هوا، رطوبت و ارتفاع بر تراکم هوا تأثیر می‌گذارند و هر چه بالاتر می‌روید چگالی هوا کاهش می‌یابد.
"به همین دلیل است که سوارانی مانند سام ویتینگهام هنگام تلاش برای شکستن رکوردهای سرعت زمینی با نیروی انسانی سر بلند می کنند." لوئیس اضافه می کند.
و چرا فلیکس بامگارتنر در سال 2012 هنگام چتربازی به سرعت 1342 کیلومتر بر ساعت تا هوای رقیق استراتوسفر شناور شد.
ویتینگهام کانادایی به سرعت باورنکردنی 132.5 کیلومتر بر ساعت روی تخت دست یافته است، اگرچه این رکورد هنوز هم از رکورد جهانی سرعت با نیروی انسانی که توسط هموطن تاد رایچارت در سپتامبر گذشته ثبت شد، کم است.
ریچارت بقیه را در پی خود گذاشت و حداکثر سرعت 137.9 کیلومتر بر ساعت را ثبت کرد. ما می‌گوییم «بقیه» زیرا رایچارت این سرعت را در چالش جهانی سرعت نیروی انسانی در مسیر State Route 305 درست خارج از کوه نبرد، نوادا ثبت کرد.
این شانزدهمین سال متوالی بود که مسابقات در نوادا برگزار شد، و این به دو عامل کلیدی بستگی دارد: ارتفاع آن از سطح دریا 1408 متر است، بنابراین چگالی هوا کم است و مسیر منطقه شتاب 8 کیلومتری را فراهم می کند که منجر به تله سرعت 200 متر.
هر دو به حداکثر سرعت رایچارت کمک کردند، همانطور که وسیله نقلیه او - یک دوچرخه دراز کشیده پوشیده از فیرینگ. جونگ نیکل می‌گوید: «محاسبات خیابان بالدوین بیشتری را انجام داده‌ام، و با دوچرخه‌ای کاملاً صاف، سرعت پایانه 369 مایل در ساعت [594 کیلومتر بر ساعت] خواهد بود».
اگر بتوانید کاری در مورد لاستیک ها انجام دهید حتی بیشتر می شود، با Jungnickel بیان می کند که با بیرون زدن لاستیک ها کشش بیشتری نسبت به کل کشتی ایجاد می شود.
"همچنین، در خروجی های قدرت شدید، در نهایت با حداکثر چسبندگی لاستیک ها مواجه می شوید که تابعی از نیروی رو به پایین است."
پس به عدد 22 می رسید. می توانید اسپویلرهایی را برای افزایش نیروی رو به پایین اضافه کنید، که درگ را اضافه می کند، که دوباره به قدرت بیشتری نیاز دارد (و غیره). فراتر از این، فکر نمی‌کنم هیچ گونه نگرانی ساختاری عاملی باشد زیرا می‌توانید دوچرخه را با مواد بیشتر محکم‌تر بسازید.»
شما آن را دارید. برای دستیابی به حداکثر سرعت تقریباً 600 کیلومتر بر ساعت، Graeme Obree را مأمور ساختن یک دوچرخه هوادار Beastie کنید، به نیوزلند بروید، از شورای Dunedin بخواهید که خیابان بالدوین را به طول حدود 10 کیلومتر گسترش دهد و خروجی برقی مشابه تونی مارتین تولید کند. ساده…
