מהירות הרכיבה היא פונקציה של גורמים רבים: הספק (כוח), משקל, שיפוע, מהירות הרוח, לחץ האוויר, טמפרטורה ועוד. כיצד הגורמים השונים משפיעים על ההספק הדרוש כדי לרכב במהירות נתונה או לרכב מהר יותר בהספק נתון? פוסט זה מתמקד בגורמים המשפיעים על מהירות הרכיבה במישור

מאת:תומר גמינדר

כאשר אנו באים לנתח את מהירות הרכיבה במישור, הגורם
הקריטי בו עלינו להתחשב הוא התנגדות האוויר
(הגרר האווירודינאמי). הגרר הוא הגורם הקריטי במהירות הרכיבה שאנו יכולים להשיג בהספק נתון. המשמעות היא שאנו יכולים לשפר את מהירות הרכיבה שלנו משמעותית באותה רמת כושר, פשוט על ידי שיפור התנוחה האווירודינאמיות שלנו. למעשה, רמת החשיבות של ההספק לגרר של הרוכב במישור חשובה לא פחות מהחשיבות של ההספק למשקל בעלייה.

בצד הגרר יש עוד כמה גורמים משניים המשפיעים על המהירות, הכוללים את התנגדות הגלגול הנובעת מהצמיגים והמשטח עליו רוכבים, החיכוך של מערכת המסבים בגלגלים, ויעילות העברת הכוח. ברגע שהמהירות גדלה, כל הגורמים מתגמדים לעומת הגרר.

למעשה, בניסויים שנערכים במנהרת רוח, אפשר להראות שבמהירות רכיבה של רוכב תחרותי (כ-40 קמ"ש), ההשפעה על המהירות של הפחתת חצי קילוגרם ממשקל האופניים קטנה מההשפעה של בליטה בגודל של קצה עיפרון.

ואיך אפשר בלי נוסחאות וכמה גרפים?

כאשר אנו באים לנתח את ההספק הדרוש לרכב במהירות נתונה במישור, אחת הנוסחאות השימושיות שהופיעה בספר ולידציה של מודלים מתמטיים להספק ברכיבת כביש (Validation of a Mathematical Model for. Road Cycling Power. James C. Martin, Douglas L. Milliken, john E. Cobb,. Kevin L. McFadden, and Andrew R. Coggan) היא (בהשמטה של החלקים שאינם רלוונטיים לרכיבה במהירות קבועה במישור):

P_tot= [V_a^2 V_g  1⁄2 ρ(C_d A+F_w )+V_g C_rr m_t g cos⁡〖(tan^(-1)⁡(G_r ) )+V_g (91+8.7V_g ) 〖10〗^(-3) 〗 ]/E_c

התרשים הבא מראה את ההספק הנדרש מרוכב כביש חובב הרוכב עם ידיים על החלק העליון של הכידון ובמרפקים נעולים כדי לשמור על מהירויות שונות.

כפי שניתן לראות, ההבדל בין רוכב ששוקל 70 ק"ג (גולל האופניים) לרוכב ששוקל 95 ק"ג הוא וואטים בודדים בהנחה שהשטח החזיתי של שניהם זהה, גם במהירויות גבוהות. לעומת זאת, ניתן לראות בבירור כיצד הגרר גדל במהירות, ומגביל את מהירות ההתקדמות של הרוכב.

עתה, בואו וניבחן רוכב במשקל 80 ק"ג (כולל האופניים) במספר תנוחות רכיבה טיפוסיות במהירויות שונות.

ניתן לראות בבירור כיצד ככל שהמהירות עולה נוצר יתרון ברור לרוכבים בתנוחה אווירודינאמית יותר. דרך אגב, למי שסקרן, תנוחת הרכיבה האווירודינאמית ביותר היא תנוחת אוברי מ-1994, עם שטח פנים של 0.1720 מ"ר בלבד, ותנוחת הסופרמן של בורדמן מ-1996 עם 0.1838 מ"ר.

ואחרון חביב, מה השפעת הלבוש על ההתנגדות:

וגם כאן ניתן לראות כיצד במהירויות גבוהות הבחירה של ציוד מתאים יכולה לשפר את המהירות בהספק נתון בצורה דרמטית.