Wielkość siły potrzebnej do pokonania oporu powietrza zmienia się wraz z prędkością. Im większa prędkość jazdy, tym większy opór powietrza. W rezultacie Twój wysiłek będzie wzrastał proporcjonalnie do wzrostu prędkości. Dzieje się tak dlatego, że funkcja oporu powietrza jest zakrzywiona, a nie jest linią prostą. Jako rowerzysta oznacza to, że równy wzrost prędkości wymaga większego wysiłku.
Rysunek 5
Na rowerzystów opór powietrza wpływa w różny sposób, w zależności od geometrii ciała i prędkości roweru. Siła oporu aerodynamicznego wytwarzana przez rowerzystów jest funkcją prędkości jazdy i kąta nachylenia korby rowerzysty. Rysunek 5 ilustruje wpływ oporu powietrza na rowerzystów.
W rowerze występują dwa rodzaje oporu: bezpośredni i pośredni. Opór bezpośredni jest spowodowany oporem aerodynamicznym; opór pośredni jest wynikiem momentu skręcającego, który działa wokół przedniego widelca. Połączone efekty tych dwóch rodzajów oporu wpływają na stabilność rowerzysty przy wietrze bocznym.
Moc wyjściowa rowerzysty zmienia się w wyniku oporu powietrza. Na początku zakrętu moc wyjściowa rowerzysty spada, natomiast na jego końcu wzrasta. Ta zmienność jest skorelowana z cyklicznym stylem jazdy rowerzysty i powinna być przedmiotem dalszych badań.
Rozkład ciśnienia
Na wielkość ciśnienia, jakiego doświadcza rowerzysta na drodze, duży wpływ może mieć opór powietrza. Dlatego tak ważne jest noszenie stroju kolarskiego, który jest aerodynamiczny. Ciało rowerzysty składa się z wielu różnych części, które muszą ze sobą współpracować, by zmniejszyć ciśnienie i zapewnić komfort jazdy.
W celu zbadania oporu rowerzysty, naukowcy opracowali symulacje numeryczne i procedury analityczne, aby określić ilościowo ich wpływ. Stwierdzili, że nie ma znaczącej różnicy między tymi dwoma metodami, ale procedury analityczne przeszacowały siłę oporu. Wyniki te mogą pomóc rowerzystom zrozumieć, jak poprawić swoją technikę jazdy.
W jednym z eksperymentów naukowcy wykorzystali dwa rodzaje tkanin do obliczenia oporu powietrza. Jeden typ ma nieregularne rowki, które rozciągają się długo i płytko od powierzchni, podczas gdy drugi typ jest gładki. Zmierzono opór powietrza na rękach i nogach manekina w warunkach prędkości wiatru od 57 do 61 km/h.
Tkaniny C i D
Opór powietrza jest miarą ilości powietrza, jaką rowerzysta może przemieścić przez zespół odzieży kolarskiej. Opiera się on na gęstości powietrza, prędkości przepływu powietrza, powierzchni stykającej się z powietrzem i współczynniku oporu. Współczynnik oporu można zmierzyć bezpośrednio w tunelach aerodynamicznych, a wpływ na niego ma kształt rowerzysty i charakter przepływu powietrza.
CdA
Rowerzyści mogą poprawić swoje osiągi poprzez zmniejszenie CdA, miary powierzchni czołowej lub oporu powietrza. Można to osiągnąć poprzez obniżenie głowy rowerzysty, zwężenie ramion lub opuszczenie kierownicy. Wszystkie te zmiany zmniejszają powierzchnię czołową rowerzysty i CdA. Jednak nie wszystkie te zmiany są jednakowe. Niektóre pozycje będą szybsze od innych w zależności od siły i typu ciała rowerzysty.
Ilość CdA, jakiej doświadcza sportowiec, zależy od rozmiaru, kształtu i tekstury jego ciała. Podczas gdy rozmiar jest najważniejszym czynnikiem, kształt jest również istotnym czynnikiem. Na przykład sześcian ma wyższe CdA niż kropla łzy lub kula tej samej wielkości.
Ponadto pozycje ciała i głowy zmniejszają opór aerodynamiczny. Obniżenie górnej części ciała i opuszczenie łokci znacznie zmniejsza powierzchnię czołową, co skutkuje niższym CdA. W jednym z badań stwierdzono, że zmniejszenie CdA o 22% daje jednosekundową przewagę czasową.
Opór toczenia
Opór toczenia jest tematem budzącym duże zainteresowanie w kolarstwie i dotyczy wszystkich rowerzystów. Odpowiednie wyważenie oporu toczenia może poprawić prędkość i zaoszczędzić energię. Rowerzysta może kontrolować opór toczenia poprzez regulację ciśnienia w oponie i biegu. W tym artykule wyjaśnione zostaną podstawy oporu toczenia. Opór toczenia roweru mierzony jest siłą potrzebną do pchania lub ciągnięcia koła do przodu. Wyższy opór toczenia zwiększa wydatek energetyczny i sprawia, że rowerzysta bardziej się poci. Wielkość oporu toczenia, z jakim spotyka się rowerzysta, zależy od warunków. Na przykład, opór toczenia jest wyższy, gdy rowerzysta jeździ po lodzie i śniegu. Opór wzrasta, gdy śnieg ugniata się pod oponą lub wciska się w jej bok.
Niskie ciśnienie barometryczne często zbiega się z burzową pogodą, co może potęgować problem. Niskie ciśnienie barometryczne może również prowadzić do gromadzenia się wody, co może dodatkowo zmniejszyć prędkość roweru. Powstający opór aerodynamiczny stanowi 80-90% oporu, jakiego doświadcza szybko jadący rowerzysta. Oprócz zwiększonego oporu, opór toczenia również pochłania energię i prędkość rowerzysty. Opór toczenia zależy w dużej mierze od ciśnienia powietrza, jednak wpływ na niego ma również nawierzchnia i masa ciała rowerzysty.
Produkcja mocy
W kolarstwie opór powietrza wpływa na produkcję mocy na dwa sposoby. Może zużywać moc rowerzysty lub ją zwiększać, w zależności od prędkości i nachylenia drogi. Przy niskich prędkościach opór powietrza jest stosunkowo niewielki i mniej niż połowa mocy wytwarzanej przez rowerzystów jest zużywana na jego pokonanie. Natomiast przy wyższych prędkościach opór aerodynamiczny staje się bardziej dominujący i pochłania pozostałą moc.
Głównymi determinantami mocy maksymalnej podczas jazdy na rowerze są pole przekroju poprzecznego mięśnia oraz skład włókien mięśniowych. Te dwa parametry determinują maksymalną prędkość skracania, kinetykę aktywacji-relaksacji i produkcję siły. Moc maksymalna jest wyższa podczas kolarstwa sprinterskiego niż wytrzymałościowego, głównie z powodu przeniesienia mocy z górnej części ciała na nogi. Ponadto, zależność moc-czas trwania podczas maksymalnych wysiłków wykazuje ujemną zależność wykładniczą.
Maksymalna „bezzmęczeniowa” produkcja mocy podczas jazdy na rowerze zależy od interakcji wewnętrznych właściwości mięśni, aktywacji neuronalnej i ograniczeń zadania. Siła mięśniowa jest określana przez wewnętrzne właściwości cyklicznych skurczów, które obejmują relację siła-długość i siła-prędkość. Interakcja pomiędzy aktywacją neuronową a produkcją siły mięśniowej jest dodatkowo uwarunkowana postawą kolarza i kinematyką nogi. Ta ostatnia ma tendencję do zwiększania się wraz ze zmęczeniem kolarza.
Zmniejszanie oporu powietrza
Zmniejszenie oporu powietrza jest ważne podczas jazdy na rowerze, a istnieje kilka sposobów na jego zmniejszenie. Pierwszym sposobem na zmniejszenie oporu powietrza jest utrzymanie właściwej postawy. Wielu aspirujących rowerzystów uważa, że im bardziej się pochylą, tym lepiej, ale może to mieć odwrotny skutek. Zbyt pochylony rowerzysta będzie unosił twarz, co zmniejszy jego efektywność jazdy na rowerze.
Kolarstwo to złożony sport, który wymaga elastyczności, koncentracji i siły pedałowania. Często rowerzyści muszą radzić sobie z siłami zewnętrznymi, które są poza ich kontrolą, a opór powietrza nie jest wyjątkiem. Istnieje jednak kilka sposobów na zmniejszenie oporu powietrza i sprawienie, by jazda na rowerze była przyjemniejsza. Te wskazówki i techniki są proste i można je wykonać za darmo lub za minimalne koszty.
Utrzymywanie ciała nisko i aerodynamicznie zaprojektowane ramy mogą znacznie zmniejszyć opór powietrza. Ponadto rowerzyści mogą zminimalizować opór tarcia na skórze, ukrywając klatki na bidony, kable i elementy hamulców wewnątrz ramy. Innym sposobem na zmniejszenie oporu powietrza jest utrzymanie gładkiej powierzchni. Na przykład noszenie obcisłego kombinezonu zminimalizuje powierzchnię czołową, czyli część ciała, w którą uderza wiatr.
