Влажные условия могут быть последним, что вам нужно при планировании поездки, но если вашей целью является максимальная скорость, это может быть не так уж и плохо
Есть много разумных причин, чтобы не кататься, когда прогноз обещает дождь. Это коварно, может быть немного жалко, и ваш мотоцикл покроется дорожной грязью. Но если вы набираете максимальную скорость во время спортивной игры или ставите перед собой задачи PB на время, вы можете запланировать свою атаку именно на то время, когда облака наиболее угрожающи.
Существуют различные теории о том, какое сочетание атмосферных условий позволяет вам крутить педали на своей машине с максимальной скоростью, и есть свидетельства того, что, когда она влажная или вот-вот промокнет, самое подходящее время для максимальной скорости. Но никто из тех, кто просто сидит сложа руки и спокойно принимает это, Велосипедист решил, что пришло время получить научное подтверждение, чтобы добавить к догадке.
Неизбежно, когда речь идет о скорости на велосипеде, все зависит от аэродинамики, и в данном случае от того, как атмосферные условия влияют на то, насколько легко вы можете рассекать воздух.
Энди Руина, профессор машиностроения и аэрокосмической техники Корнельского университета, объясняет: «Мы знаем, что сила сопротивления воздуха является основным сопротивлением для велосипедиста. Она примерно пропорциональна плотности воздуха и квадрату скорости. Плотность воздуха меньше при более низком давлении [поэтому рекорды скорости с участием человека устанавливаются на большой высоте], а также при более высокой влажности и более высокой температуре. Подъемная сила самолета имеет аналогичный масштаб, поэтому в жаркие и влажные дни самолетам требуются более длинные взлетно-посадочные полосы».
Без серьезного благоустройства вы мало что можете сделать, чтобы поднять высоту вашей частной трассы TT на несколько тысяч метров, но атмосферное давление, влажность и температура колеблются, и если вы ищете оптимальное сочетание низкого давления, высокой влажности и высокой температуры – они совпадают, когда в воздухе шторм.
Крис Ю, инженер по аэродинамике и исследованиям и разработкам в Specialized, продолжает историю: «Сила сопротивления на гонщике будет ниже с повышенной влажностью и низким атмосферным давлением, но эффекты невелики. Однако в экстремальных условиях, например, после шторма, они могут быть достаточно большими, чтобы показать заметную разницу». Вопрос в том, насколько?
Наука
Покопайтесь в своих старых школьных учебниках, и вы можете найти это уравнение: плотность воздуха (rho)=давление / (газовая постоянная x температура). Другими словами, плотность воздуха пропорциональна атмосферному давлению и обратно пропорциональна температуре. Таким образом, чтобы извлечь выгоду из низкой плотности воздуха (и минимального сопротивления), вам нужны низкое давление и высокие температуры. Кроме того, высокий уровень влажности (водяного пара) в воздухе снижает его плотность, потому что молекулы воды (состоящие из водорода и кислорода) легче, чем молекулы кислорода и азота, составляющие большую часть объема воздуха.(Предыдущее уравнение по-прежнему применимо для влажного воздуха, при этом газовая постоянная больше, что снижает плотность воздуха.)
Для расчета скорости (v) велосипедиста, крутящего педали с постоянной мощностью (P) и постоянным сопротивлением c, в воздухе с плотностью rho используется уравнение: v=3√(P/(c x rho)). Поскольку давление находится в нижней части дроби, если вы его уменьшите, скорость увеличится, как и следовало ожидать. Но что это значит в дороге?
Руина говорит: «Примерно, если вы уменьшите rho [давление воздуха] на 10%, вы можете увеличить среднюю скорость примерно на 3%. При этом, конечно, не учитывается тот факт, что гонщик может не иметь той же мощности (P) при более низком давлении, более высокой температуре и более высокой влажности. Кроме того, на сопротивление качению может влиять влажность дорожного покрытия».
Действительно. Низкое барометрическое давление часто совпадает с неустойчивой или штормовой погодой и приносит дополнительные осложнения из-за воды. В то время как аэродинамическое сопротивление составляет 80-90% сопротивления быстро движущегося гонщика, сопротивление качению, вызванное движением велосипеда по земле, также истощает энергию и скорость. Интуитивно можно предположить, что вода создает большее трение и замедляет вас. Это не так, говорит Вольф форм Вальде из Continental Tyres.
‘Если поверхность просто пропитана тонкой водяной пленкой - а вода не поднимается выше пиков асфальтового гранулята - сопротивление качению должно быть снижено», - говорит он. «Сопротивление качению - это в основном потеря энергии из-за деформации материала - энергии, необходимой для того, чтобы раздавить шину, когда она катится по земле».
«Однако существует также сопротивление качению из-за сцепления, липкости резины на поверхности», - добавляет он. «Силы сцепления намного меньше, чем потери от деформации. Все-таки резина и дорога сцепляются на молекулярном уровне в пятне контакта. Сцепление тем сильнее, чем дольше время выдержки – это означает, что чем медленнее человек едет, тем сильнее сцепление. Эта часть сопротивления качению уменьшается, если между шиной и дорогой есть разделительный состав [вода]. Мокрая шина менее липкая. Вода препятствует соединению в пятне контакта.’
Похоже, что влажная дорога создает меньшее сопротивление качению, что делает вас быстрее. Но подожди минутку…
«Есть еще один эффект воды на дороге», - говорит ворм Вальде. «Все вышесказанное справедливо только для одинаковых температур. На практике вода охлаждает шину и дорогу вниз. Более холодная шина имеет более высокое сопротивление качению. Это компенсирует эффект меньшего сопротивления качению из-за меньшего сцепления. Есть еще один фактор, который следует учитывать: если водяная пленка достаточно толстая, чтобы покрыть асфальт, шина должна вытеснить воду. В этом случае сопротивление выше».
Найти золотую середину
В пути один известный гонщик на время не сомневается в лучших условиях. Грэм Обри был двукратным чемпионом мира в индивидуальной гонке преследования и двукратным рекордсменом по часовой дистанции, а также известен своим аналитическим подходом. «Когда вы ждете ливня и все спокойно - это самое приятное место», - говорит он. «Три идеальных условия - это высокая температура, высокая влажность и низкое атмосферное давление. Влажные летние вечера, как правило, проходят быстрее, когда в воздухе почти чувствуется запах воды. Вы не часто получаете такие условия, и когда они объединяются, это как «вау», вы получаете свою лучшую форму в сезоне. Это ночь, когда вы должны использовать свои самые быстрые колеса».
Конечно, никто не будет винить вас, если штормовой прогноз удержит вас от езды на велосипеде, но опять же, может быть, все-таки стоит быстро прокатиться.
