Anda fikir anda pantas, anda tahu anda boleh menjadi lebih pantas, tetapi apakah kelajuan terpantas yang mungkin secara fizikal? Kami mengetahui
Ada anda, menuruni bukit dengan laju seperti nyawa anda bergantung kepadanya. Berjongkok di atas palang, buku jari putih mencengkam titisan, anda melihat ke bawah pada komputer basikal anda dan anda melihat angka itu mengklik sehingga 70kmj. Oh ya, anda benar-benar terbang sekarang. Tetapi sebelum anda boleh menambah kelajuan lagi, papan tanda jalan menandakan simpang di hadapan dan anda menekan brek untuk menghentikan anda dengan selamat.
Tetapi bagaimana jika persimpangan itu tidak ada? Bagaimana jika tiada halangan atau selekoh atau anjing yang berkeliaran di jalan raya, dan cerun itu panjang dan licin serta curam seperti yang anda inginkan?
Berapa pantas anda boleh pergi kemudian? Mari mulakan menjawab soalan itu dengan melihat perkara yang menghalang anda.
Hidup adalah seret
‘Itu akan menjadi halaju terminal,’ jelas Rob Kitching, pengasas pakaian aerodinamik dalam talian Cycling Power Lab. ‘Dalam istilah berbasikal, inilah titik di mana daya henti bersama seretan aerodinamik dan rintangan bergolek menyamai daya yang disediakan oleh graviti dan output kuasa.’
Berapa banyak kesan graviti bergantung pada keterukan cerun. 'Jika anda menetapkan cerun kepada tak terhingga - dengan kata lain, dinding - tidak akan ada beban pada tayar atau struktur basikal,' kata Ingmar Jungnickel, jurutera R&D untuk Specialized.
‘Secara berkesan itu akan menjadikan kedua-duanya berlebihan dan anda akan terjun udara.’
Atau lebih teknikalnya ‘speed skydiving’, di mana matlamatnya adalah untuk mencapai dan mengekalkan halaju terminal setinggi mungkin. Jatuhkan manusia keluar dari perut pesawat ke bawah dan mereka akan mencapai kelajuan sehingga 200kmj; kepala dahulu dan kita bercakap 250-300kmj; kepala dahulu dan memakai pakaian diperkemas pakar membolehkan kelajuan sehingga 450kmj.
‘Tetapi itu bukan berbasikal, jadi mari kita abaikan perkara itu dan gunakan jalan yang sebenar,’ sambung Jungnickel. Mengimbas jalan-jalan di dunia, Baldwin Street di Dunedin, New Zealand, memegang penghormatan yang meragukan sebagai jalan paling curam di planet ini pada 35-38°, bergantung pada siapa yang anda percayai.
'Pada kecerunan jalan ini – tetapi dipanjangkan melebihi jarak 350m – dengan mengandaikan keadaan tenang dan output kuasa 400 watt, penunggang dalam kedudukan jalan boleh mencapai 89.48mph [144kmj], ' kata Jungnickel.
Itu sedikit kelajuan, tetapi masih hampir 80kmj jauh daripada rekod kelajuan menuruni bukit dunia, yang dicatatkan tahun lalu oleh warga Perancis Éric Barone apabila dia mencapai 223.3kmj di trek laju Chabrières yang dilitupi salji di Alps Perancis pada 2015.
Jadi mungkin untuk mengurangkan rintangan bergolek, cerun kami harus menampilkan platform berais? Tidak semestinya, menurut Jungnickel. ‘Pada kelajuan ini, rintangan udara adalah sekitar 99.5%.’
Itu berbanding sekitar 50% apabila menunggang pada kelajuan 12kmj. Rintangan udara meningkatkan lebih pantas anda menunggang, jadi apakah kaedah yang harus digunakan oleh penunggang basikal khayalan kita untuk mencapai kelajuan maksimum dan menentang rintangan udara?
Simpan aero
‘Kedudukan yang jelas adalah penting,’ kata Jungnickel. 'Jadi saya melakukan pengiraan dengan penunggang yang dioptimumkan dalam kedudukan percubaan masa dan, menggunakan analogi Baldwin Street kami yang dipanjangkan, penunggang 400W boleh mencapai 200mph [322kmj].'
Apabila Jungnickel berkata dioptimumkan, dia bercakap tentang menu aerodinamik penuh. Ini bermakna topi keledar titisan air mata dan kedudukan yang melihat ekor topi keledar mengalir secara semula jadi ke belakang yang licin dan diperkemas.
Pakaian kulit yang ketat juga diperlukan untuk mengurangkan rintangan udara.
‘Malah, ini penting,’ kata Rob Lewis daripada pakar dinamik bendalir pengiraan TotalSim. 'Jenis bahan, peletakan jahitan dan rawatan permukaan semuanya membuat perbezaan yang besar. Anda mungkin bercakap perbezaan 12-15% dalam seretan antara sut yang baik dan buruk.’
Lewis juga mencadangkan bahawa menarik sarung kaki anda sejauh mungkin adalah lebih berkesan secara aerodinamik daripada but, manakala cengkaman sempit pada sambungan aerobar tersebut akan mengurangkan sedikit seretan juga.
Anda juga ingin tiub berbentuk titisan air mata kerana, seperti di atas, ia membantu mengurangkan kecekapan bersama seretan aerodinamik (CdA). Ini meliputi licin dan saiz objek serta kawasan hadapannya.
Fizik mengatakan bahawa objek dengan co-efficient seretan sifar sebenarnya tidak boleh wujud di Bumi – semuanya mempunyai beberapa bentuk seretan – tetapi nombornya boleh menjadi sangat rendah.
Bar hendal berbentuk titisan air mata pada basikal mewah, misalnya, boleh mencatatkan angka 0.005. Aero yang cantik.
Contoh CdA elit yang menggunakan bar berbentuk aero mungkin berada pada markah 0.18-0.25, berbanding 0.25-0.30. seorang atlet amatur yang baik
Angka ini menjadi lebih penting apabila diselaraskan dengan output kuasa. Apabila Tony Martin pro Jerman memenangi Kejohanan Dunia Ujian Masa 2011 di Copenhagen, output kuasa dan seretan aerodinamiknya (dinyatakan sebagai watt/m2 CdA) dikira sebagai 2, 089.
Ini berbanding 1, 943 untuk Bradley Wiggins di tempat kedua dan 1, 725 untuk Jakob Fuglsang di tempat ke-10.
‘Semua penunggang boleh berusaha untuk meningkatkan angka ini,’ kata Kitching. 'Tetapi juga sangat penting untuk kelajuan tinggi ialah ketumpatan udara, yang jelas kurang terkawal.'
Naik siaran
Di aras laut dan pada 15°C, ketumpatan udara adalah sekitar 1.225kg/m3. Walau bagaimanapun, faktor seperti suhu, tekanan barometrik, kelembapan dan ketinggian mempengaruhi ketumpatan udara, dengan ketumpatan mengurangkan ketinggian anda.
‘Itulah sebabnya penunggang seperti Sam Whittingham mendongak apabila cuba memecahkan rekod kelajuan darat yang dikuasakan manusia,’ tambah Lewis.
Dan mengapa Felix Baumgartner terapung ke udara nipis stratosfera apabila terjun udara ke 1, 342kmj pada tahun 2012.
Canadian Whittingham telah mencecah 132.5kmj yang luar biasa di atas flat itu, walaupun ia masih kurang daripada rekod dunia untuk kelajuan berkuasa manusia, yang direkodkan oleh rakan senegara Todd Reichart pada September lalu.
Reichart meninggalkan yang lain di belakangnya, mencatatkan kelajuan tertinggi 137.9kmj. Kami menyebut 'selebihnya' kerana Reichart mencatatkan kelajuan itu di Cabaran Kelajuan Dikuasakan Manusia Dunia di Laluan Negeri 305 di luar Battle Mountain, Nevada.
Ia adalah tahun ke-16 berturut-turut pertandingan itu diadakan di Nevada, dan itu bergantung kepada dua faktor utama: 1, 408m di atas paras laut jadi ketumpatan udara rendah dan laluan itu menyediakan zon pecutan 8km menuju ke perangkap kelajuan 200m.
Kedua-duanya membantu kelajuan maksimum Reichart, begitu juga dengan kenderaannya – basikal bersandar yang diselubungi fairing. 'Saya telah melakukan pengiraan Baldwin Street yang lebih lanjut,' kata Jungnickel, 'dan dengan basikal yang dipadankan sepenuhnya, halaju terminal akan menjadi 369mph [594kmj].'
Ia akan menjadi lebih tinggi jika anda boleh melakukan sesuatu tentang tayar, dengan Jungnickel menyatakan bahawa lebih banyak seretan dihasilkan oleh tayar yang mencucuk keluar daripada keseluruhan kapal.
‘Selain itu, pada output kuasa yang melampau, anda akhirnya akan menghadapi cengkaman maksimum yang boleh ditimbulkan oleh tayar, yang merupakan fungsi downforce,’ katanya.
‘Anda kemudian mencapai tangkapan-22. Anda boleh menambah spoiler untuk meningkatkan downforce, yang menambah seretan, yang memerlukan lebih kuasa lagi (dan seterusnya). Di luar ini, saya tidak percaya sebarang kebimbangan struktur akan menjadi faktor kerana anda boleh membina basikal dengan lebih kukuh dengan lebih banyak bahan.’
Begitulah. Untuk mencapai kelajuan maksimum anda hampir 600kmj, suruh Graeme Obree membina basikal aero Beastie untuk anda, menuju ke New Zealand, minta majlis Dunedin memanjangkan Jalan Baldwin hingga kira-kira 10km panjang dan menjana keluaran kuasa seperti Tony Martin. Mudah…
