Quanto puoi andare veloce in bicicletta?

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Quanto puoi andare veloce in bicicletta?
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Anonim

Pensi di essere veloce, sai che potresti essere più veloce, ma qual è la velocità massima fisicamente possibile? Scopriamo

Eccoti qui, a sfrecciare in discesa come se la tua vita dipendesse da questo. Accovacciato sulle sbarre, con le nocche bianche che si aggrappano alle gocce, guardi il tuo computer da bici e vedi la figura scattare fino a 70 kmh. Oh sì, stai davvero volando ora. Ma prima che tu possa guadagnare più velocità, il segnale stradale segnala un incrocio più avanti e premi i freni per fermarti in sicurezza.

E se quell'incrocio non fosse lì? E se non ci fossero ostacoli, curve o cani che vagano per la strada, e il pendio fosse lungo, liscio e ripido quanto si potrebbe desiderare?

Quanto potresti andare veloce allora? Iniziamo a rispondere a questa domanda guardando cosa ti trattiene.

La vita è una seccatura

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'Sarebbe una velocità terminale', spiega Rob Kitching, fondatore dell'azienda aerodinamica online Cycling Power Lab. 'In termini di ciclismo, questo è il punto in cui le forze di arresto congiunte della resistenza aerodinamica e della resistenza al rotolamento eguagliano le forze fornite dalla gravità e dalla potenza erogata.'

Quanto impatto ha la gravità dipende dalla gravità del pendio. "Se imposti la pendenza all'infinito, in altre parole, un muro, non ci sarebbe alcun carico sulle gomme o sulla struttura della bici", afferma Ingmar Jungnickel, ingegnere di ricerca e sviluppo per Specialized.

'In effetti ciò renderebbe entrambi superflui e saresti il paracadutismo.'

O più tecnicamente "speed skydiving", dove l'obiettivo è raggiungere e mantenere la velocità terminale più alta possibile. Fai cadere un essere umano da un aereo a pancia in giù e raggiungerà velocità fino a 200 kmh; testa prima e stiamo parlando di 250-300 kmh; testa prima e indossare abbigliamento aerodinamico specializzato consente velocità fino a 450 kmh.

"Ma non è il ciclismo, quindi ignoriamolo e usiamo una strada vera", continua Jungnickel. Scansionando le strade del mondo, Baldwin Street a Dunedin, in Nuova Zelanda, detiene il dubbio onore di essere la strada più ripida del pianeta a 35-38°, a seconda di chi credi.

"Sulla pendenza di questa strada, ma allungata oltre la sua distanza di 350 m, in condizioni di calma e una potenza di 400 watt, un ciclista in posizione stradale potrebbe raggiungere 144 kmh [89,48 mph]", afferma Jungnickel.

Questa è una certa velocità, ma ancora quasi 80 kmh in meno rispetto al record mondiale di velocità in discesa, stabilito l'anno scorso dal francese Éric Barone quando ha raggiunto 223,3 kmh sulla pista innevata di Chabrières nelle Alpi francesi nel 2015.

Quindi forse per ridurre la resistenza al rotolamento la nostra pista dovrebbe avere una piattaforma ghiacciata? Non necessariamente, secondo Jungnickel. 'A queste velocità, la resistenza dell'aria è di circa il 99,5%.'

Questo è paragonabile a circa il 50% quando si guida a 12 kmh. La resistenza dell'aria aumenta quanto più velocemente guidi, quindi quali metodi dovrebbe utilizzare il nostro ciclista immaginario per raggiungere la massima velocità e sfidare la resistenza dell'aria?

Tienilo aerodinamico

"Una posizione chiara è importante", afferma Jungnickel. 'Così ho intrapreso i calcoli con un ciclista ottimizzato nella posizione della cronometro e, usando la nostra analogia allungata di Baldwin Street, il ciclista da 400 W potrebbe raggiungere i 200 mph [322 kmh].'

Quando Jungnickel dice ottimizzato, parla del menu aerodinamico completo. Ciò significa un casco a goccia e una posizione che vede la coda del casco fluire naturalmente in una schiena liscia e aerodinamica.

Anche una tuta attillata è un must per ridurre la resistenza dell'aria.

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"In effetti, questo è vitale", afferma Rob Lewis dello specialista di fluidodinamica computazionale TotalSim. 'Tipo di materiale, posizionamento della cucitura e trattamento della superficie fanno tutti un'enorme differenza. Potresti parlare di una differenza di resistenza del 12-15% tra un abito buono e uno cattivo.'

Lewis suggerisce anche che tirare su i calzini il più lontano possibile è più aerodinamicamente efficace degli stivaletti, mentre una presa stretta su quelle estensioni aerobar ridurrà leggermente anche la resistenza.

Vorresti anche un tubo a forma di lacrima perché, come sopra, aiuta a ridurre il coefficiente di resistenza aerodinamica (CdA). Questo copre la scivolosità e le dimensioni di un oggetto più la sua area frontale.

La fisica dice che un oggetto con un coefficiente di resistenza pari a zero non può effettivamente esistere sulla Terra – tutto ha una qualche forma di resistenza – ma i numeri possono essere molto bassi.

I manubri a forma di lacrima su una bici di fascia alta, ad esempio, possono registrare una cifra di 0,005. È piuttosto aerodinamico.

CdA esempi di élite che usano barre a forma aerodinamica potrebbero arrivare a 0,18-0,25, contro 0,25-0,30 di un buon atleta dilettante.

Questa cifra diventa ancora più importante se allineata alla potenza erogata. Quando il professionista tedesco Tony Martin ha vinto i Campionati del mondo a cronometro 2011 a Copenaghen, la sua potenza e resistenza aerodinamica (espresse in watt/m2 CdA) sono state calcolate come 2.089.

Questo rispetto a 1.943 per Bradley Wiggins al secondo e 1.725 per Jakob Fuglsang al 10°.

"Tutti i motociclisti possono lavorare per migliorare questa cifra", afferma Kitching. "Ma anche estremamente importante per le velocità massime è la densità dell'aria, che è chiaramente meno controllabile."

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A livello del mare ea 15°C, la densità dell'aria è di circa 1.225kg/m3. Tuttavia, fattori come la temperatura, la pressione barometrica, l'umidità e l' altitudine influiscono sulla densità dell'aria, con la riduzione della densità più in alto ci si trova.

"È per questo che motociclisti come Sam Whittingham a testa alta quando tentano di battere i record di velocità su terra a propulsione umana", aggiunge Lewis.

E perché Felix Baumgartner è volato nel nulla della stratosfera durante il paracadutismo a 1.342 kmh nel 2012.

Il canadese Whittingham ha raggiunto l'incredibile velocità di 132,5 kmh in piano, anche se è ancora lontano dal record mondiale di velocità a propulsione umana, registrato dal connazionale Todd Reichart lo scorso settembre.

Reichart ha lasciato il resto sulla sua scia, registrando una velocità massima di 137,9 kmh. Diciamo "il resto" perché Reichart ha registrato quella velocità al World Human Powered Speed Challenge sulla State Route 305, appena fuori Battle Mountain, Nevada.

È stato il 16° anno consecutivo che la competizione si è svolta in Nevada, e questo è dovuto a due fattori chiave: è a 1.408 m sul livello del mare, quindi la densità dell'aria è bassa e il percorso fornisce una zona di accelerazione di 8 km che porta a un autovelox di 200 m.

Entrambi hanno assistito alla velocità massima di Reichart, così come il suo veicolo: una bici reclinata avvolta da carenature. "Ho effettuato ulteriori calcoli su Baldwin Street", dice Jungnickel, "e con una bici completamente carenata, la velocità terminale sarebbe di 594 kmh].'

Sarebbe ancora più alto se potessi fare qualcosa per le gomme, con Jungnickel che afferma che più resistenza è prodotta dalle gomme che fuoriescono rispetto all'intera nave.

'Inoltre, a potenze estreme, alla fine raggiungeresti la massima aderenza che le gomme potrebbero ottenere, che è una funzione del carico aerodinamico,' dice.

'Quindi raggiungi un catch-22. Potresti aggiungere spoiler per aumentare il carico aerodinamico, che aggiunge resistenza, che richiederebbe di nuovo più potenza (e così via). Oltre a questo, non credo che eventuali problemi strutturali sarebbero un fattore in quanto potresti semplicemente costruire la bici più robusta con più materiale.'

Ecco fatto. Per raggiungere la tua velocità massima di quasi 600 kmh, commissiona a Graeme Obree la costruzione di una bici aero Beastie, dirigiti in Nuova Zelanda, chiedi al consiglio di Dunedin di estendere Baldwin Street a circa 10 km di lunghezza e generare una potenza simile a quella di Tony Martin. Semplice…

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