คุณคิดว่าคุณเร็ว คุณรู้ว่าคุณเร็วกว่า แต่ความเร็วทางกายภาพที่เร็วที่สุดที่เป็นไปได้คืออะไร? เราพบว่า
อยู่นี่แล้ว เร่งความเร็วลงเหมือนชีวิตของคุณขึ้นอยู่กับมัน หมอบอยู่เหนือลูกกรง สนับมือสีขาวจับหยดน้ำ คุณมองลงมาที่คอมพิวเตอร์จักรยานของคุณ และเห็นตัวเลขคลิกสูงสุด 70 กม./ชม. โอ้ใช่ตอนนี้คุณกำลังบินจริงๆ แต่ก่อนที่คุณจะเร่งความเร็วได้มากกว่านี้อีก ป้ายจราจรจะส่งสัญญาณถึงทางแยกข้างหน้า และคุณบีบเบรกเพื่อหยุดรถอย่างปลอดภัย
แต่ถ้าไม่มีทางแยกนั้นล่ะ? จะเกิดอะไรขึ้นหากไม่มีสิ่งกีดขวาง ทางโค้ง หรือสุนัขที่เดินไปมาบนถนน และทางลาดนั้นยาว ราบเรียบ และชันเท่าที่คุณจะคิดได้
ถ้าอย่างนั้นไปเร็วแค่ไหน? มาเริ่มตอบคำถามนั้นโดยดูจากสิ่งที่รั้งคุณไว้
ชีวิตเหมือนแดร็ก
‘นั่นจะเป็นความเร็วปลายทาง’ Rob Kitching ผู้ก่อตั้ง Cycling Power Lab เครื่องแต่งกายออนไลน์ตามหลักอากาศพลศาสตร์อธิบาย 'ในแง่ของการปั่นจักรยาน นี่คือจุดที่แรงหยุดร่วมของแรงต้านอากาศพลศาสตร์และแรงต้านการหมุนจะเท่ากับแรงที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงและกำลังขับ'
แรงโน้มถ่วงกระทบขึ้นอยู่กับความรุนแรงของความลาดชัน Ingmar Jungnickel วิศวกร R&D ของ Specialized กล่าวว่า "หากคุณตั้งค่าความชันเป็นอนันต์ กล่าวคือ กำแพง ยางหรือโครงสร้างของจักรยานจะไม่มีการบรรทุกสัมภาระ" Ingmar Jungnickel วิศวกร R&D ของ Specialized กล่าว
‘อย่างมีประสิทธิภาพที่จะทำให้ทั้งซ้ำซ้อนและคุณจะต้องดิ่งพสุธา’
หรือในเชิงเทคนิค 'สปีดกระโดดร่ม' โดยมีเป้าหมายคือการบรรลุและรักษาความเร็วสูงสุดที่เป็นไปได้ของเทอร์มินัลปล่อยมนุษย์ลงจากท้องเครื่องบินและพวกเขาจะไปถึงความเร็วสูงสุด 200kmh; มุ่งหน้าไปก่อนและเรากำลังพูดถึง 250-300kmh; มุ่งหน้าก่อนและสวมใส่เครื่องแต่งกายที่คล่องตัวผู้เชี่ยวชาญช่วยให้ทำความเร็วได้ถึง 450kmh.
‘แต่นั่นไม่ใช่การปั่นจักรยาน ดังนั้นอย่าสนใจมันและใช้ถนนจริงๆ’ Jungnickel พูดต่อ การสแกนถนนทั่วโลก Baldwin Street ใน Dunedin ประเทศนิวซีแลนด์ถือเป็นเกียรติที่น่าสงสัยในการเป็นถนนที่ลาดชันที่สุดในโลกที่ 35-38° ขึ้นอยู่กับว่าคุณเชื่อใคร
'บนถนนสายนี้ที่มีความลาดเอียง – แต่ยาวเกินระยะทาง 350 เมตร – หากอยู่ในสภาวะที่สงบและมีกำลังขับ 400 วัตต์ ผู้ขับขี่ในตำแหน่งถนนสามารถไปถึง 89.48 ไมล์ต่อชั่วโมง [144 กิโลเมตรต่อชั่วโมง] ' Jungnickel กล่าว
นั่นคือความเร็วบางส่วน แต่ก็ยังเกือบ 80 กม. ต่อชั่วโมงจากสถิติความเร็วดาวน์ฮิลล์ของโลก ซึ่งตั้งไว้เมื่อปีที่แล้วโดยชาวฝรั่งเศส Éric Barone เมื่อเขาไปถึง 223.3 กม.ต่อชั่วโมงบนเส้นทางความเร็ว Chabrières ที่ปกคลุมไปด้วยหิมะในเทือกเขาแอลป์ฝรั่งเศสในปี 2015
บางทีเพื่อลดแรงต้านการหมุน ความชันของเราควรมีแท่นน้ำแข็งไหม? ไม่จำเป็นตาม Jungnickel 'ที่ความเร็วเหล่านี้ แรงต้านอากาศอยู่ที่ประมาณ 99.5%'
เทียบกับประมาณ 50% เมื่อขี่ที่ความเร็ว 12 กม. แรงต้านของอากาศจะเพิ่มขึ้นเมื่อคุณขี่เร็วขึ้น ดังนั้นนักปั่นในจินตนาการของเราควรใช้วิธีใดเพื่อให้ได้ความเร็วสูงสุดและต้านทานแรงต้านของอากาศ?
ให้มันแอโร
'ตำแหน่งที่ชัดเจนเป็นสิ่งสำคัญ' Jungnickel กล่าว 'ดังนั้นฉันจึงทำการคำนวณกับผู้ขับขี่ที่ปรับให้เหมาะสมในตำแหน่งการทดลองใช้เวลาและโดยใช้การเปรียบเทียบที่ยาวขึ้นของ Baldwin Street ผู้ขับขี่ 400W สามารถไปถึง 200mph [322kmh]'
เมื่อจุงนิเคิลพูดว่าเหมาะสมแล้ว เขากำลังพูดถึงเมนูแอโรไดนามิกเต็มรูปแบบ นั่นหมายถึงหมวกกันน็อคทรงหยดน้ำและตำแหน่งที่เห็นหางของหมวกกันน็อคไหลลงสู่แผ่นหลังที่เรียบลื่นอย่างเป็นธรรมชาติ
สกินสูทรัดรูปเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อลดแรงต้านของอากาศ
‘อันที่จริง สิ่งนี้สำคัญมาก’ Rob Lewis จาก TotalSim ผู้เชี่ยวชาญด้านพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณกล่าว 'ประเภทของวัสดุ ตำแหน่งตะเข็บ และการปรับพื้นผิวล้วนสร้างความแตกต่างอย่างมาก คุณอาจจะพูดถึงความแตกต่างระหว่างชุดที่ดีและไม่ดี 12-15%'
ลูอิสยังแนะนำว่าการดึงถุงเท้าของคุณให้ไกลที่สุดเท่าที่จะทำได้จะมีประสิทธิภาพตามหลักอากาศพลศาสตร์มากกว่ารองเท้าบู๊ท ในขณะที่ด้ามจับที่แคบบนส่วนต่อแอโรบาร์เหล่านั้นจะลดแรงต้านเล็กน้อยเช่นกัน
คุณยังต้องการท่อรูปหยดน้ำเพราะดังที่กล่าวข้างต้น จะช่วยลดสัมประสิทธิ์สัมประสิทธิ์ของการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์ (CdA) ครอบคลุมความลื่นและขนาดของวัตถุบวกกับพื้นที่ด้านหน้า
ฟิสิกส์บอกว่าวัตถุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การลากเป็นศูนย์ไม่สามารถมีอยู่จริงบนโลก – ทุกอย่างมีรูปแบบของการลาก – แต่ตัวเลขอาจต่ำมาก
แฮนด์ทรงหยดน้ำบนรถมอเตอร์ไซค์ระดับบน เช่น สามารถบันทึกตัวเลขได้ 0.005 อากาศดีมาก
CdA ตัวอย่างของชนชั้นสูงที่ใช้แท่งรูปอากาศอาจเข้ามาที่จุด 0.18-0.25 เทียบกับนักกีฬาสมัครเล่นที่ดีที่ 0.25-0.30
ตัวเลขนี้จะยิ่งสำคัญยิ่งขึ้นเมื่อสอดคล้องกับกำลังขับ เมื่อโทนี่ มาร์ติน โปรชาวเยอรมันชนะการแข่งขัน Time-Trial World Championships 2011 ที่โคเปนเฮเกน เอาต์พุตกำลังและการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์ของเขา (แสดงเป็น watts/m2 CdA) คำนวณเป็น 2, 089.
เทียบกับ 1, 943 สำหรับ Bradley Wiggins ในอันดับที่สองและ 1, 725 สำหรับ Jakob Fuglsang ในอันดับที่ 10
'ผู้ขับขี่ทุกคนสามารถปรับปรุงตัวเลขนี้ได้' Kitching กล่าว 'แต่สิ่งที่สำคัญอย่างมากสำหรับความเร็วสูงสุดคือความหนาแน่นของอากาศ ซึ่งเห็นได้ชัดว่าควบคุมได้น้อยกว่า'
กำลังจะออนแอร์
ที่ระดับน้ำทะเลและที่อุณหภูมิ 15°C ความหนาแน่นของอากาศอยู่ที่ประมาณ 1.225kg/m3 อย่างไรก็ตาม ปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความกดอากาศ ความชื้น และระดับความสูงส่งผลต่อความหนาแน่นของอากาศ โดยความหนาแน่นจะลดลงเมื่อคุณสูงขึ้น
‘นี่คือสาเหตุที่นักบิดอย่าง Sam Whittingham พยายามจะทำลายสถิติความเร็วบนบกที่ขับเคลื่อนโดยมนุษย์” Lewis กล่าวเสริม
และทำไมเฟลิกซ์ บอมการ์ทเนอร์จึงลอยขึ้นไปในอากาศบางๆ ของสตราโตสเฟียร์เมื่อดิ่งพสุธาที่ 1, 342 กม./ชม. ย้อนกลับไปในปี 2555
แคนาดาวิตติงแฮมทำความเร็วได้ถึง 132.5 กม./ชม. บนแฟลตฟอร์ม แม้ว่าจะยังไม่ค่อยเป็นสถิติโลกสำหรับความเร็วที่ขับเคลื่อนโดยมนุษย์ ซึ่งบันทึกโดยท็อดด์ ไรชาร์ท เพื่อนร่วมชาติเมื่อเดือนกันยายนที่ผ่านมา
Reichart ปล่อยให้คนอื่นๆ ตื่น ความเร็วสูงสุด 137.9 กม./ชม. เราพูดว่า 'ส่วนที่เหลือ' เพราะ Reichart ลงทะเบียนความเร็วนั้นที่ World Human Powered Speed Challenge บน State Route 305 นอก Battle Mountain, Nevada
เป็นปีที่ 16 ติดต่อกันที่การแข่งขันจัดขึ้นที่เนวาดา และนั่นเป็นปัจจัยสำคัญสองประการ: อยู่ที่ 1, 408 เมตรเหนือระดับน้ำทะเล ดังนั้นความหนาแน่นของอากาศจึงต่ำ และสนามมีเขตเร่งความเร็ว 8 กม. ซึ่งนำไปสู่ กับดักความเร็ว 200 ม.
ทั้งช่วยความเร็วสูงสุดของ Reichart เช่นเดียวกับรถของเขา – จักรยานยนต์แบบนั่งสบายที่หุ้มด้วยแฟริ่ง 'ฉันได้ทำการคำนวณที่ Baldwin Street เพิ่มเติมแล้ว' Jungnickel กล่าว 'และด้วยจักรยานยนต์เต็มรูปแบบ ความเร็วปลายทางจะอยู่ที่ 369mph [594kmh]'
มันจะดีกว่านี้ถ้าคุณสามารถทำอะไรเกี่ยวกับยางได้โดย Jungnickel ระบุว่ายางที่โผล่ออกมามากกว่ายางทั้งหมดทำให้เกิดการลากมากขึ้น
‘นอกจากนี้ ที่เอาต์พุตกำลังสุดขั้ว ในที่สุด คุณก็จะวิ่งเข้ายึดเกาะถนนสูงสุดที่ยางสามารถดึงออกมาได้ ซึ่งเป็นหน้าที่ของดาวน์ฟอร์ซ” เขากล่าว
‘จากนั้นคุณไปถึง catch-22. คุณสามารถเพิ่มสปอยเลอร์เพื่อเพิ่มแรงกด ซึ่งเพิ่มการลาก ซึ่งจะต้องใช้กำลังมากขึ้นอีกครั้ง (และอื่นๆ) นอกเหนือจากนี้ ฉันไม่เชื่อว่าความกังวลเรื่องโครงสร้างจะเป็นปัจจัยหนึ่ง เพราะคุณสามารถสร้างจักรยานให้แข็งแรงขึ้นด้วยวัสดุที่มากขึ้นได้’
มีแล้ว. เพื่อให้ได้ความเร็วสูงสุดเกือบ 600 กิโลเมตรต่อชั่วโมง จ้าง Graeme Obree ให้สร้างจักรยาน Aero Beastie ให้คุณ มุ่งหน้าไปยังนิวซีแลนด์ ขอให้สภา Dunedin ขยายถนน Baldwin Street ให้ยาวประมาณ 10 กม. และสร้างกำลังขับคล้ายกับ Tony Martin ง่าย…