Myslíte si, že jste rychlí, víte, že byste mohli být rychlejší, ale jaká je fyzicky nejvyšší možná rychlost? Zjišťujeme
Tady to máte, spěcháte z kopce, jako by na tom závisel váš život. Přikrčený přes mříže, bílé klouby svírající kapky, podíváte se dolů na svůj cyklocomputer a vidíte, že číslo cvaká až 70 km/h. Ach ano, teď opravdu létáte. Než však dosáhnete další rychlosti, dopravní značka signalizuje křižovatku před vámi a vy sešlápnete brzdy, abyste bezpečně zastavili.
Ale co když tam ta křižovatka nebyla? Co kdyby na silnici nebyly žádné překážky, zatáčky nebo psi a svah byl tak dlouhý, hladký a strmý, jak si jen můžete přát?
Jak rychle byste pak mohli jet? Začněme na tuto otázku odpovědět tím, že se podíváme na to, co vás drží zpátky.
Život je tahák
„To by byla konečná rychlost,“vysvětluje Rob Kitching, zakladatel online aerodynamického vybavení Cycling Power Lab. ‚Z hlediska cyklistiky je to bod, kde se společné brzdné síly aerodynamického odporu a valivého odporu rovnají silám způsobeným gravitací a výkonem.‘
Jak velký dopad má gravitace závisí na závažnosti svahu. „Pokud nastavíte sklon na nekonečno – jinými slovy zeď – nebudou pneumatiky ani konstrukce kola nijak zatěžovány,“říká Ingmar Jungnickel, inženýr výzkumu a vývoje Specialized.
‘Ve skutečnosti by to bylo nadbytečné a vy byste skákali padákem.‘
Nebo více technicky ‚rychlostní seskok padákem‘, kde je cílem dosáhnout a udržet co nejvyšší konečnou rychlost. Vyhoďte člověka z letadla břichem dolů a dosáhnou rychlosti až 200 km/h; hlava napřed a mluvíme o 250-300 km/h; hlavou napřed a nošením speciálního aerodynamického oblečení umožňuje rychlost až 450 km/h.
‚To ale není cyklistika, takže to ignorujme a použijme skutečnou silnici,‘pokračuje Jungnickel. Skenování ulic světa, Baldwin Street v Dunedinu na Novém Zélandu, má pochybnou čest být nejstrmější silnicí na planetě s 35-38°, podle toho, komu věříte.
'Na této silnici má sklon – ale prodloužený za její vzdálenost 350 m – za předpokladu klidných podmínek a výkonu 400 wattů by jezdec na silnici mohl dosáhnout rychlosti 89,48 mph [144 km/h],“říká Jungnickel.
To je nějaká rychlost, ale stále téměř 80 km/h za světovým rychlostním rekordem ve sjezdu, který loni stanovil Francouz Éric Barone, když v roce 2015 dosáhl rychlosti 223,3 km/h na zasněžené rychlostní trati Chabrières ve francouzských Alpách.
Možná by tedy pro snížení valivého odporu měl náš svah obsahovat zledovatělou plošinu? Ne nutně, podle Jungnickel. ‘Při těchto rychlostech je odpor vzduchu kolem 99,5 %.’
V porovnání s přibližně 50 % při jízdě rychlostí 12 km/h. Čím rychleji jedete, odpor vzduchu se zvyšuje, takže jaké metody by měl náš imaginární cyklista použít, aby dosáhl maximální rychlosti a odolal odporu vzduchu?
Keep it aero
„Jasná pozice je důležitá,“říká Jungnickel. „Provedl jsem tedy výpočty s jezdcem optimalizovaným v pozici pro časovku a pomocí naší prodloužené analogie na Baldwin Street mohl jezdec s výkonem 400 W dosáhnout rychlosti 200 mph [322 km/h].‘
Když Jungnickel říká optimalizováno, mluví o úplné aerodynamické nabídce. To znamená helmu ve tvaru slzy a polohu, kdy ocas helmy přirozeně plyne do hladkých, aerodynamických hřbetů.
Přiléhavý skinsuit je také nutností pro snížení odporu vzduchu.
„Ve skutečnosti je to životně důležité,“říká Rob Lewis ze specialisty na výpočetní dynamiku tekutin TotalSim. „Typ materiálu, umístění švů a povrchová úprava, to vše je obrovský rozdíl. Mohli byste mluvit o 12–15% rozdílu v odporu mezi dobrým a špatným oblekem.‘
Lewis také navrhuje, že vytažení ponožek co nejvíce je aerodynamicky efektivnější než botičky, zatímco úzké uchopení těchto nástavců aerobarů také mírně sníží odpor.
Také byste chtěli hadičky ve tvaru slzy, protože, jak je uvedeno výše, pomáhají snižovat koeficient aerodynamického odporu (CdA). To pokrývá kluzkost a velikost předmětu a jeho čelní plochu.
Fyzika říká, že objekt s koeficientem odporu nula nemůže na Zemi ve skutečnosti existovat – všechno má nějakou formu odporu – ale čísla mohou být velmi nízká.
Řídítka ve tvaru slzy na špičkovém kole mohou například registrovat číslo 0,005. To je docela aero.
Příklady CdA elitních hráčů používajících tyče ve tvaru aero se mohou dostat na hranici 0,18–0,25 oproti 0,25–0,30 dobrého amatérského sportovce.
Tento údaj se stává ještě důležitějším, když je v souladu s výstupním výkonem. Když německý profesionál Tony Martin vyhrál v roce 2011 mistrovství světa v časovce v Kodani, jeho výkon a aerodynamický odpor (vyjádřené jako watty/m2 CdA) byly vypočteny jako 2 089.
To je v porovnání s 1 943 pro Bradleyho Wigginse na druhém místě a 1 725 pro Jakoba Fuglsanga na 10. místě.
„Všichni jezdci mohou pracovat na zlepšení tohoto čísla,“říká Kitching. ‚Ale také nesmírně důležitá pro maximální rychlost je hustota vzduchu, která je jasně hůře ovladatelná.‘
Přicházíme na vzduch
Na hladině moře a při 15°C je hustota vzduchu kolem 1,225 kg/m3. Faktory jako teplota, barometrický tlak, vlhkost a nadmořská výška však ovlivňují hustotu vzduchu, přičemž hustota se snižuje, čím výše jste.
‘To je důvod, proč jezdci jako Sam Whittingham hlavu vysoko, když se pokoušejí překonat lidskou silou pozemní rychlostní rekordy, “dodává Lewis.
A proč se Felix Baumgartner v roce 2012 při seskoku padákem na 1 342 km/h vznášel do řídkého vzduchu stratosféry.
Kanadský Whittingham dosáhl na rovině neuvěřitelných 132,5 km/h, i když je to stále ještě kousek od světového rekordu v rychlosti poháněné lidskou silou, který zaznamenal krajan Todd Reichart loni v září.
Reichart nechal zbytek za sebou a dosáhl maximální rychlosti 137,9 km/h. Říkáme ‚zbytek‘, protože Reichart zaregistroval tuto rychlost na World Human Powered Speed Challenge na State Route 305 kousek od Battle Mountain, Nevada.
Soutěž se konala v Nevadě již 16. rok v řadě, a to kvůli dvěma klíčovým faktorům: je to 1 408 m nad mořem, takže hustota vzduchu je nízká a trať poskytuje zrychlení o délce 8 km vedoucí k 200m rychlostní past.
Oba pomáhali Reichartově maximální rychlosti, stejně jako jeho vozidlo – ležící kolo zahalené pod kapotáží. „Provedl jsem další výpočty na Baldwin Street,“říká Jungnickel, „a s plně kapotovaným kolem by byla konečná rychlost 369 mph [594 km/h].“
Bylo by ještě vyšší, kdybyste mohli něco udělat s pneumatikami, přičemž Jungnickel uvádí, že vystrčení pneumatik vytváří větší odpor než celé plavidlo.
‘Také při extrémních výkonech byste nakonec narazili na maximální přilnavost, kterou mohou pneumatiky vyvolat, což je funkce přítlaku,‘říká.
‘Pak dosáhnete úlovku 22. Pro zvýšení přítlaku byste mohli přidat spoilery, které přidávají odpor, což by zase vyžadovalo více výkonu (a tak dále). Kromě toho nevěřím, že by nějaké strukturální problémy byly faktorem, protože byste mohli kolo postavit pevněji s větším množstvím materiálu.‘
Tady to máte. Abyste dosáhli své maximální rychlosti téměř 600 km/h, požádejte Graeme Obreeho, aby vám postavil aero kolo Beastie, vydejte se na Nový Zéland, požádejte radu Dunedin, aby prodloužila Baldwin Street na délku přibližně 10 km a vytvořila výkon podobný Tonymu Martinovi. Jednoduché…
