Устойчивост на въздух, устойчивост на изкачване - BringaLap - Къде да карате колело Колоездене, туристически пътеки,
„Не е достатъчно, че вятърът винаги духа в лицето, хълмовете се връщат вкъщи по пътя към дома“, въздъхва старият колоездач. Това е истината, или просто умореният моторист се чувства така.?
Истината е сигурна, тя може да бъде доказана чрез физически връзки. Не е възможно да се обезсилят тези, но да се адаптират към тях.
Силата, упражнявана от мускулната работа на велосипедиста, се усвоява от съпротивленията при бягане и когато се търкаля с постоянна скорост, търкалянето и въздушното съпротивление са точно равни на движещата сила. (В цялата статия пренебрегваме незначителни фактори като триене на частите на велосипеда или намаляване на плътността на въздуха на по-голяма надморска височина). При ниски скорости (по-малко от 20 км/ч) съпротивлението при търкаляне доминира в случай на меко колело с меко спуснато колело, това може лесно да бъде намалено чрез изпомпване, за сметка на комфорта, разбира се. С използването на гуми с протектор с високо налягане, приблизително гладка, въздушното съпротивление е решаващият фактор при скорости над 25 км/ч, типични за спортното колоездене. От какво зависи степента на това?
Въздушното съпротивление е право пропорционално на площта на напречното сечение, перпендикулярно на потока, линейността на матрицата (фактор на формата) и квадрата на скоростта по отношение на въздуха, т.е. двойно по-голяма от повърхността или двойно по-голяма от фактора на формата удвоява въздушното съпротивление ! Според тях най-много зависи от относителната скорост - нека я оставим до края и първо да се справим с по-простите.
Коефициентът на повърхността и формата може да бъде намален чрез наклонена стойка, сцепление с долната ръка на пътен велосипед, плътно прилепнало облекло, няколко обтекани или покрити спици, използване на легнал велосипед (реку) или профил на рационализиране (последното се случва само на рекордни състезания или на товарни автомобили). Вербувач, носещ страстен тоалет, може да има половината въздушно съпротивление на туристически колоездач.
Що се отнася до основната теорема, скоростта, трябва да се отбележи, че въздушното съпротивление е пропорционално на квадрата на скоростта, но мощността, необходима за нейното преодоляване, е вече третата степен на скоростта, т.е. кубът: двойната скорост изисква осем пъти силата. Така че, ако 50-километровото бягане на индивидуалния старт на Тур дьо Франс бъде изминато за един час от състезател по ръба, той ще излъчи осем пъти повече енергия, отколкото ако тръгне с 25!
Тук идва ефектът от вятъра, тъй като въздушното съпротивление, както беше споменато, не е функция на скоростта спрямо пътя, а от въздуха. Скоростта на попътен вятър се добавя към скоростта на мотоциклетиста, задният вятър се изважда от него. От това бихме могли да си представим, че вятър с дадена скорост помага толкова, когато духа отзад, колкото и вятър. Това обаче изобщо не е така поради квадратичната връзка!
Изчисленията биха били доста сложни, но нямаме нужда от тях, тъй като има много удобен (немски език) калкулатор, където просто трябва да въведете началните данни в колоните и да изчислите всичко добре. Взех следните данни от тук и всеки може да получи свои собствени (в края на статията ще предоставя превод на записите в колоните за по-слабия немски).
Помислете първо за случая, че се придържаме към скорост от 33 км/ч, което вече е много силно задвижване за туристически колоездач и нормално темпо на пътуване за състезател. Избрах това именно защото калкулаторът извежда приятна кръгла мощност от 100 вата, която много хора могат да запазят за кратко или дълго време. Така че в мълчание отиваме с 33. Сега предстои вятър от 10 км/ч, така че нашата относителна скорост ще се увеличи до 40 км/ч, но дотогава ще трябва да се приложат 224 вата! Средният моторист се задушава за минути. Ако получим същия отрязък отзад, изискването за мощност се намалява до 34 вата, което може да се запази до края на времето.