ศาสตร์แห่งก้อนหิน

สารบัญ:

ศาสตร์แห่งก้อนหิน
ศาสตร์แห่งก้อนหิน

วีดีโอ: ศาสตร์แห่งก้อนหิน

วีดีโอ: ศาสตร์แห่งก้อนหิน
วีดีโอ: ความรู้เรื่อง หิน - วิทยาศาสตร์รอบตัว - SciMath Family 2024, อาจ
Anonim

ในขณะที่มือโปรเตรียมพร้อมสำหรับ Paris-Roubaix เรามาดูกันว่านักวิทยาศาสตร์ทำงานอย่างไรเพื่อให้ขี่ก้อนหินได้ง่ายขึ้น

Paris-Roubaix ประจำปีนี้มีก้อนหินมากกว่า 50 กม. ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการแข่งขันแบบคลาสสิกในภาคเหนือของฝรั่งเศสจึงถูกเรียกว่า 'The Hell of the North' สำหรับผู้ผลิตและทีมงาน นี่เป็นหนึ่งในไฮไลท์ของปฏิทิน

ยังเป็นแพลตฟอร์มสำหรับจัดแสดงเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่ออกแบบมาเพื่อช่วยให้รถจักรยานเคลื่อนตัวไปบนทางเท้าอย่างราบรื่น

เป็นเหตุว่าทำไม Pinarello จึงสร้างระบบกันสะเทือนที่ด้านบนสุดของพนักพิงที่นั่งบน K8-S และเหตุใด Specialized จึงแนะนำระบบกันสะเทือน 'FutureShock' ระหว่างท่อเฮดและสเต็มของ Roubaix รุ่นล่าสุด

แต่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ใดที่ชี้ว่านวัตกรรมเหล่านี้และนวัตกรรมอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกันมีประโยชน์จริงหรือไม่ และถ้าใช่ สิ่งที่สำคัญกว่า: การหน่วงที่ด้านหน้าของจักรยานหรือที่ด้านหลัง

ตรวจสอบการสั่น

‘เราได้โหลดจักรยานของเราที่มีเซ็นเซอร์เมื่อทำการแข่งขันเช่น Roubaix เพื่อเพิ่มข้อมูลเชิงประจักษ์ไปยังข้อเสนอแนะที่เราได้รับจากนักปั่น’ Carsten Jeppesen หัวหน้าฝ่ายปฏิบัติการด้านเทคนิคของ Team Sky กล่าว

‘นี่คือสาเหตุที่นักบิดหลายคนเลือกระบบกันสะเทือนหลังและทำไมพวกเขาถึงไม่เลือกระบบกันสะเทือนหน้า ซึ่งบางคนได้ลองแล้ว แต่พบว่ามันแปลกเกินไป’

Jeppesen ยังตั้งข้อสังเกตว่าผู้ขับขี่เลือกระยะฐานล้อที่ยาวขึ้น ซึ่งจะอธิบายความคิดเบื้องหลัง Pinarello K8-S ด้วยส่วนท้ายที่สปริงและฐานล้อยาวกว่า F10

แต่ไม่ค่อยเป็นวิทยาศาสตร์เท่าไหร่ เราได้รับหลักฐานที่เป็นอิสระและตรวจสอบได้ และค่อนข้างน่าประหลาดใจสำหรับกีฬาที่มีข้อมูลเป็นกษัตริย์ มีการศึกษาอิสระเพียงชิ้นเดียวที่ตรวจสอบการสั่นสะเทือนที่เล็ดลอดออกมาจากก้อนกรวด Roubaix

นักวิทยาศาสตร์และนักปั่นจักรยาน Sebastien Duc เข้าร่วมการแข่งขัน Paris-Roubaix Challenge ปี 2015 ซึ่งเป็นงานสมัครเล่นที่จัดขึ้นในวันก่อนการแข่งขันระดับโปร Duc 1.80 ม. น้ำหนัก 68 กก. มีวัตถุประสงค์เพื่อวัดไม่เพียงแต่ขนาดของการสั่นสะเทือนที่เกิดจากก้อนหินเท่านั้น แต่ยังรวมถึงตำแหน่งบนจักรยานและร่างกายที่พวกเขาอยู่บนจุดสูงสุดด้วย

‘ฉันโหลด Specialized Roubaix Expert ของฉันด้วยเครื่องวัดความเร่งแบบสามแกนสองตัว – ที่ก้านและหลักอาน – และตั้งแรงดันลมยางที่ 5 บาร์ [ประมาณ 73 psi]” Duc กล่าว 'จากนั้นฉันก็วัด RMS, VDV และระดับการสั่นสะเทือน…'

โอเค หยุดตรงนั้น - ต้องมีคำอธิบาย ในโลกที่สั่นไหวนี้ RMS (Root Mean Square, วัดเป็น m/s2) เป็นค่าเฉลี่ยของการสั่นสะเทือน ในกรณีนี้คือการขี่บนก้อนหิน ในขณะที่ VDV (Vibration Dose) ค่า m/s1.75) แทนค่าสะสม ระดับการสั่นสะเทือนคือการสั่นต่อวินาทีหรือเฮิรตซ์ (Hz)

การรวบรวมข้อมูลทั้งหมดหลังจบงาน Duc ค้นพบว่าระหว่างระยะทาง 139 กม. เส้นทางที่ปูด้วยหิน 15 ก้อน ความเร็วของเขาแปรผันจาก 19.1-27.8 กม./ชม.; อัตราการเต้นของหัวใจของเขาผันผวนระหว่าง 122-155bpm; จังหวะของเขาอยู่ระหว่าง 79-87 รอบต่อนาที; และกำลังไฟฟ้าตั้งแต่ 167-235W.

‘ตามค่า RMS และ VDV แรงสั่นสะเทือนที่มือจะรุนแรงกว่าที่ที่นั่งของนักปั่น โดยไม่คำนึงถึงความเร็วหรือความยากของก้อนหิน’ Duc เผย

สำหรับการอ้างอิง ASO จัดหมวดหมู่ก้อนหินตามความยากจากระดับสองดาว (ค่อนข้างง่าย) ถึงระดับห้าดาว (กระดูกแตก) และในปีนี้ได้เปิดตัวรหัสสีเพื่อให้ผู้ดูทีวีระบุได้ง่ายขึ้น.

'เหนือส่วนสี่ดาว RMS เท่ากับ 35m/s2 ที่ก้านเมื่อเทียบกับ 28m/s2 ที่ หลักอาน' ในที่ทำงาน – พูดว่าไถนาบนรถแทรกเตอร์ – อะไรที่เกิน 10 เมตร/วินาที2 ถือว่าอันตราย

แค่นั้นเอง Jeppesen ของ Sky นั้นผิด และผู้ผลิตควรเน้นที่ด้านหน้าของจักรยานยนต์แทนด้านหลัง แน่นอนว่ามันไม่ง่ายขนาดนั้น

‘ความถี่ของระดับการสั่นสะเทือนที่หลักอานนั้นสูงขึ้นจริง ๆ’ Duc กล่าว 'เหนือก้อนหินที่ทอดยาวสามดาว 30Hz ที่หลักอานเมื่อเทียบกับรอบ 20Hz ที่ก้าน'

โดยย่อ แรงสั่นสะเทือนที่ด้านหลังนั้นรุนแรงน้อยกว่าแต่บ่อยกว่า

ภาพ
ภาพ

บางการศึกษา

จนถึงตอนนี้ยังสรุปไม่ได้ เราต้องการข้อมูลเพิ่มเติม แต่นักปั่นจักรยานต้องมีความคิดสร้างสรรค์ การวิจัยคิวโดย Paul MacDermid จาก Massey University ประเทศนิวซีแลนด์ ซึ่งเปรียบเทียบผลกระทบจากการสั่นสะเทือนของการปั่นจักรยานบนถนนกับการปั่นจักรยานแบบออฟโรด

งานวิจัยของเขาไม่ได้เกี่ยวกับก้อนหิน แต่ MacDermid กล่าวว่าเขาสามารถประมาณการผลลัพธ์ที่ดีโดยอาศัยข้อมูลของเขาเอง

ใช้ค่า RMS ในการทดสอบของ MacDermid มาตรวัดความเร่งที่แขนซ้ายวัดได้ 18m/s2 และ 27m/s2 สำหรับถนนและทางวิบาก ที่หลักอาน 12m/s2 และ 18m/s2.

MacDermid กล่าวว่าก้อนกรวดจะสร้างสัดส่วนการสั่นสะเทือนที่ใกล้เคียงกัน และวัตถุจะต้องสร้างพลังงานเพิ่มขึ้นประมาณ 30% เพื่อรักษาความเร็วเท่าเดิม ซึ่งมีความสำคัญเนื่องจากกำลังเกี่ยวข้องกับการสั่นสะเทือน

'อ้างอิงจากข้อมูล Training Peaks จากชัยชนะของ Mat Hayman ในปี 2016 เมื่ออยู่ในป่า Arenberg กำลังเฉลี่ยของเขาเพิ่มขึ้น 44% และอัตราการเต้นของหัวใจของเขาเพิ่มขึ้น 20% [เทียบกับช่วงก่อนหน้าในการแข่งขัน]' กล่าว MacDermid.

แน่นอนว่าความพยายามที่เพิ่มขึ้นของ Hayman นั้นไม่ได้เกิดจากการสั่นที่เพิ่มขึ้นจากก้อนกรวดเหล่านั้นโดยสิ้นเชิง – ถือว่าปลอดภัยที่จะถือว่า Hayman วางค้อนในส่วนที่ขึ้นชื่อในเรื่องการสร้างหรือทำลายการแข่งขัน

แต่ถ้าเราใช้เพิ่มขึ้น 30% ในวงกว้างกับก้อนหินและแรงสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้น เรากำลังดูค่า RMS ที่มากกว่า 30 เมตร/วินาที2 ผ่านแฮนด์บาร์และมากกว่า 20 เมตร /s2 ผ่านอาน

ดังนั้น อีกครั้ง ข้างหน้าคือบริเวณที่ต้องการโฟกัสที่หน่วงมากขึ้น 'คุณสามารถโต้แย้งได้อย่างแน่นอนเพราะการขับเคลื่อนจักรยานไปเหนือการกระแทกจะทำให้เกิดการเคลื่อนไหวร่างกายส่วนบนมากขึ้น' MacDermid กล่าว

‘ได้รับการสนับสนุนโดยข้อมูลเพิ่มเติมที่เรามี ซึ่งแสดงบนทางขึ้นเขาที่ความเร็วประมาณ 16.5 กม./ชม. การสั่นสะเทือนโดยทั่วไปจะมากกว่าผ่านคานและแขนมากกว่าผ่านหลักอาน’

รูปร่างของเขาเปลี่ยนไปเมื่อถนนลาดลงเขา: 'เราทำการศึกษาอื่นเพื่อดูผลกระทบต่อจักรยานเมื่อมุ่งหน้าลงบันได 13 ซม.

‘ผลการวิจัยพบว่าหลักอานและข้อเท้าสามารถทุบแฮนด์ได้มากที่สุดเป็นอันดับสาม’

สร้างมาเพื่อก้อนหิน

ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าระบบกันสะเทือนจะดีกว่าที่จะใช้ที่ด้านหน้าของจักรยานยนต์หรือทางด้านหลัง แต่อาจเป็นกรณีที่ไม่มีอิทธิพลมากเท่ากับตัวผู้ขับขี่เอง

‘การศึกษาในฝรั่งเศสพบว่ายิ่งนักขี่หนัก ค่าปริมาณการสั่นสะเทือนก็จะยิ่งต่ำลง’ MacDermid กล่าว

โดยพื้นฐานแล้ว ผู้ชาย 80 กก. ขึ้นไปจะลดแรงสั่นสะเทือนได้ดีกว่าผู้ชาย 60 กก.

และการศึกษาภาษาฝรั่งเศสอีกชิ้นหนึ่งพบว่าท่าทางของผู้ขับขี่มีอิทธิพลอย่างมากต่อ VDV โดยเฉพาะอย่างยิ่งตำแหน่งของปลายแขนและมุมข้อมือ และรูปทรงเรขาคณิตของจักรยานที่ปรับให้เหมาะสมนั้นสามารถลดตัวเลขนี้ได้ถึง 50%

ยังมีปัญหาเรื่องสไตล์การขี่อีกด้วย Jeppesen กล่าว: 'ยกตัวอย่างนะ ถ้าคุณดูที่ Fabian Cancellara ที่ขี่มอเตอร์ไซค์ได้ราบเรียบ เขาน่าจะเจอแรงสั่นสะเทือนน้อยกว่าคนอย่าง Ian Stannard ที่เกี่ยวกับเขามากกว่า กำลังดุร้ายและเหยียบแป้นเหยียบ'

มีแล้ว. เมื่อนักบิดมือโปรชน Arenberg ที่ Paris-Roubaix ปีนี้ บางคนจะชื่นชอบการแดมป์ที่บาร์เป็นพิเศษ ในขณะที่คนอื่นๆ จะพอใจกับระบบกันสะเทือนที่ด้านหลัง (และทั้งหมดจะใช้ยางที่กว้างกว่าและนิ่มกว่าปกติ)

แต่ผู้ชนะมักจะเป็นคนที่รู้วิธีขี่ก้อนหินได้ดีที่สุด ท้ายที่สุดแล้ว ผู้ชนะของปีที่แล้ว แมต เฮย์แมน ได้ขึ้นรถสกอตต์ ฟอยล์ – จักรยานยนต์แอโรที่ให้ความสะดวกสบายเล็กน้อย