تعتقد أنك سريع ، وتعلم أنك يمكن أن تكون أسرع ، ولكن ما هي أسرع سرعة ممكنة ماديًا؟ نكتشف
ها أنت ذا ، انحدار مثل حياتك تعتمد عليه. الجاثمة فوق القضبان ، والمفاصل البيضاء تمسك بالقطرات ، وأنت تنظر إلى كمبيوتر الدراجة الخاص بك وترى الشكل يصل إلى 70 كيلومترًا في الساعة. أوه نعم ، أنت تطير حقًا الآن. ولكن قبل أن تتمكن من اكتساب المزيد من السرعة ، تشير لافتة الطريق إلى تقاطع أمامك وتضغط على الفرامل لتوقفك بأمان.
ولكن ماذا لو لم يكن هذا التقاطع موجودًا؟ ماذا لو لم تكن هناك عوائق أو انحناءات أو تجول كلاب في الطريق ، وكان المنحدر طويلًا وسلسًا وشديد الانحدار كما يمكن أن تتمناه؟
ما السرعة التي يمكن أن تذهب بها بعد ذلك؟ لنبدأ في الإجابة على هذا السؤال من خلال النظر إلى ما يعيقك.
الحياة اسحب
"سيكون ذلك بمثابة سرعة نهائية" ، كما يوضح روب كيتشنج ، مؤسس شركة Cycling Power Lab على الإنترنت. "بمصطلحات ركوب الدراجات ، هذه هي النقطة التي تتساوى فيها قوى إيقاف المفصل للسحب الديناميكي الهوائي ومقاومة التدحرج مع القوى التي توفرها الجاذبية ومخرجات الطاقة".
مدى تأثير الجاذبية يعتمد على شدة المنحدر. يقول Ingmar Jungnickel ، مهندس البحث والتطوير في شركة Specialized: "إذا قمت بتعيين المنحدر إلى لانهائي - بمعنى آخر ، جدار - فلن يكون هناك حمل على الإطارات أو هيكل الدراجة".
"هذا من شأنه أن يجعل كلاً من الزائدة عن الحاجة وأنت تقفز بالمظلات".
أو "القفز بالمظلات" من الناحية الفنية ، حيث يكون الهدف هو تحقيق أعلى سرعة نهائية ممكنة والحفاظ عليها.أنزل الإنسان من بطن الطائرة إلى أسفل وسيصل إلى سرعات تصل إلى 200 كيلومتر في الساعة ؛ توجه أولاً ونحن نتحدث من 250 إلى 300 كيلومتر في الساعة ؛ الرأس أولاً وارتداء الملابس الانسيابية المتخصصة تتيح سرعات تصل إلى 450 كيلومترًا في الساعة.
"لكن هذا ليس ركوب الدراجات ، لذلك دعونا نتجاهل ذلك ونستخدم طريقًا حقيقيًا ،" يتابع Jungnickel. مسح شوارع العالم ، شارع بالدوين في دنيدن ، نيوزيلندا ، يحمل شرفًا مشكوكًا فيه لكونه الطريق الأكثر انحدارًا على الكوكب من 35 إلى 38 درجة ، اعتمادًا على من تؤمن به.
يقول Jungnickel: "على منحدر هذا الطريق - لكنه تجاوز مسافة 350 مترًا - بافتراض ظروف هادئة وخرج طاقة 400 واط ، يمكن أن يصل الراكب في موقع الطريق إلى 89.48 ميلاً في الساعة [144 كيلومترًا في الساعة]".
هذه بعض السرعة ، ولكن لا يزال ما يقرب من 80 كيلومترًا في الساعة خجولًا من الرقم القياسي العالمي لسرعة الانحدار ، الذي سجله العام الماضي الفرنسي إريك بارون عندما وصل إلى 223.3 كيلومترًا في الساعة على مسار سرعة Chabrières المغطى بالثلوج في جبال الألب الفرنسية في عام 2015.
لذا ربما لتقليل مقاومة التدحرج ، يجب أن يتميز المنحدر بمنصة جليدية؟ ليس بالضرورة ، وفقًا لـ Jungnickel. "عند هذه السرعات ، تكون مقاومة الهواء حوالي 99.5٪."
يقارن بحوالي 50٪ عند القيادة بسرعة 12 كيلومترًا في الساعة. تزداد مقاومة الهواء كلما زادت سرعة الركوب ، فما هي الأساليب التي يجب أن يستخدمها راكب الدراجة الوهمي للوصول إلى أقصى سرعة وتحدي مقاومة الهواء؟
احتفظ به aero
يقول Jungnickel "من الواضح أن الموقف مهم". "لذلك أجريت حسابات مع متسابق تم تحسينه في موضع التجربة الزمنية ، وباستخدام تشبيه بالدوين ستريت المطول ، يمكن للراكب بقوة 400 واط أن يصل إلى 200 ميل في الساعة [322 كيلومترًا في الساعة]."
عندما يقول Jungnickel أنه محسن ، فإنه يتحدث عن القائمة الديناميكية الهوائية الكاملة. وهذا يعني وجود خوذة على شكل دمعة وموضع يرى ذيل الخوذة يتدفق بشكل طبيعي إلى ظهر أملس وانسيابي.
البدلة الضيقة ضرورية أيضًا لتقليل مقاومة الهواء.
يقول روب لويس من TotalSim المتخصص في ديناميات السوائل الحسابية: "في الواقع ، هذا أمر حيوي". "يُحدث نوع المادة ووضع التماس ومعالجة الأسطح فرقًا كبيرًا. يمكن أن تتحدث عن فرق 12-15٪ في السحب بين البدلة الجيدة والسيئة ".
يقترح لويس أيضًا أن سحب جواربك إلى أقصى حد ممكن يكون أكثر فاعلية من الناحية الديناميكية الهوائية من الجوارب ، في حين أن القبضة الضيقة على تمديدات الأيروبار هذه ستقلل السحب قليلاً أيضًا.
قد ترغب أيضًا في أنابيب على شكل دمعة لأنه ، كما ذكر أعلاه ، يساعد في تقليل الكفاءة المشتركة للسحب الديناميكي الهوائي (CdA). يغطي هذا انزلاق الكائن وحجمه بالإضافة إلى المنطقة الأمامية له.
تقول الفيزياء أن الجسم الذي له تأثير مشترك في السحب يساوي صفرًا لا يمكن أن يوجد فعليًا على الأرض - كل شيء له شكل من أشكال السحب - لكن الأرقام يمكن أن تكون منخفضة جدًا.
يمكن للمقود على شكل دمعة على دراجة عالية الجودة ، على سبيل المثال ، تسجيل رقم 0.005. هذا جميل.
CdA قد تأتي أمثلة النخبة التي تستخدم القضبان الهوائية عند علامة 0.18-0.25 ، مقابل 0.25-0.30 لرياضي هواة جيد.
يصبح هذا الرقم أكثر أهمية عند مواءمته مع خرج الطاقة. عندما فاز الألماني المحترف توني مارتن ببطولة العالم للتجربة الزمنية لعام 2011 في كوبنهاغن ، تم حساب إنتاجه من الطاقة والسحب الديناميكي الهوائي (معبرًا عنه بالواط / م2CdA) على أنه 2 ، 089.
هذا مقارنة بـ 1 ، 943 لبرادلي ويجينز في المركز الثاني و 1 ، 725 لجاكوب فوغلسانغ في المركز العاشر.
يقول كيتشنغ "يمكن لجميع الدراجين العمل على تحسين هذا الرقم". "ولكن أيضًا كثافة الهواء مهمة جدًا للسرعات القصوى ، والتي من الواضح أنها أقل قابلية للتحكم."
الخروج للهواء
عند مستوى سطح البحر وعند 15 درجة مئوية ، تبلغ كثافة الهواء حوالي 1.225 كجم / م3. ومع ذلك ، فإن عوامل مثل درجة الحرارة والضغط الجوي والرطوبة والارتفاع تؤثر على كثافة الهواء ، حيث تقلل الكثافة كلما كنت أعلى.
"هذا هو السبب في أن الدراجين مثل سام ويتينغهام يتقدمون عالياً عند محاولتهم تحطيم الأرقام القياسية لسرعة الأرض التي تعمل بالطاقة البشرية" ، يضيف لويس.
ولماذا طاف فيليكس بومغارتنر في الهواء الرقيق من طبقة الستراتوسفير عند القفز بالمظلات إلى 1،342 كيلومترًا في الساعة في عام 2012.
حققالكندي ويتينغهام سرعة مذهلة تبلغ 132.5 كيلومترًا في الساعة على الشقة ، على الرغم من أن هذا لا يزال خجولًا من الرقم القياسي العالمي للسرعة التي تعمل بالطاقة البشرية ، الذي سجله مواطنه تود ريتشارت في سبتمبر الماضي.
ترك Reichart الباقي في أعقابه ، مسجلاً سرعة قصوى تبلغ 137.9 كيلومتر في الساعة. نقول "الباقي" لأن Reichart سجل هذه السرعة في World Human Powered Speed Challenge على طريق الولاية 305 خارج باتل ماونتن ، نيفادا.
كانت هذه هي السنة السادسة عشرة على التوالي التي أقيمت فيها المسابقة في ولاية نيفادا ، ويرجع ذلك إلى عاملين رئيسيين: ارتفاعها 1 ، 408 مترًا فوق مستوى سطح البحر ، لذا فإن كثافة الهواء منخفضة وتوفر الدورة منطقة تسارع تبلغ 8 كيلومترات تؤدي إلى فخ سرعة 200 متر.
ساعد كلاهما في السرعة القصوى لريتشارت ، وكذلك فعلت سيارته - دراجة راكدة محاطة بإنصاف. يقول Jungnickel: "لقد أجريت مزيدًا من حسابات شارع بالدوين ، ومع الدراجة كاملة الإنصاف ، ستكون السرعة النهائية 369 ميلاً في الساعة [594 كيلومترًا في الساعة]."
سيكون الأمر أعلى إذا كان بإمكانك فعل شيء ما بشأن الإطارات ، حيث صرح Jungnickel أن المزيد من السحب ينتج عن طريق الإطارات الخارجة عن السفينة بأكملها.
"أيضًا ، عند نواتج الطاقة القصوى ، ستواجه في النهاية أقصى تماسك يمكن أن تثيره الإطارات ، وهي وظيفة القوة الضاغطة" ، كما يقول.
"ثم تصل إلى نقطة الالتقاط 22. يمكنك إضافة مفسدين لزيادة القوة السفلية ، والتي تضيف سحبًا ، الأمر الذي يتطلب مزيدًا من القوة مرة أخرى (وما إلى ذلك). أبعد من ذلك ، لا أعتقد أن أي مخاوف هيكلية ستكون عاملاً حيث يمكنك فقط بناء دراجة أقوى بمزيد من المواد ".
ها أنت ذا. للوصول إلى سرعتك القصوى التي تبلغ 600 كيلومتر في الساعة تقريبًا ، كلف Graeme Obree ببناء دراجة هوائية من طراز Beastie ، توجه إلى نيوزيلندا ، واطلب من مجلس دنيدن تمديد شارع بالدوين بطول 10 كيلومترات تقريبًا وتوليد طاقة مماثلة لتوني مارتن. بسيط …
