Våta förhållanden kan vara det sista du vill ha när du planerar din åktur, men om maximal hastighet är ditt mål kanske det inte är så illa
Det finns många vettiga skäl att undvika att åka när prognosen säger regn. Det är förrädiskt, kan bara vara lite eländigt och din cykel blir täckt av vägsmuts. Men om du når toppfart under en sport eller ställer in en tidstest-PB-funktion på din agenda, kanske du vill planera ditt anfall för exakt den tidpunkt då molnen är som mest hotfulla.
Det finns olika teorier om vilken kombination av atmosfäriska förhållanden som gör att du kan trampa din maskin som allra snabbast, och det finns bevis på att när den är våt, eller på väg att bli blöt, är det bästa sändningstid för maximala hastigheter. Men aldrig att bara luta sig tillbaka och lugnt acceptera det, bestämde Cyclist att det var dags att få lite vetenskaplig verifiering för att lägga till gissningen.
Oundvikligen när det gäller hastighet på en cykel beror saker på aerodynamik, och i det här fallet hur atmosfäriska förhållanden påverkar hur lätt du kan skära genom luften.
Andy Ruina, professor i mekanisk och rymdteknik vid Cornell University, förklarar: "Vi vet att luftmotståndskraften är det största motståndet för en cykelförare. Det är ungefär proportionellt mot luftens densitet och hastigheten i kvadrat. Luftdensiteten är mindre vid lägre tryck [därav varför människodrivna hastighetsrekord görs på hög höjd] och vid högre luftfuktighet och vid högre temperatur. Flygplanslyften har liknande skalning så flygplan behöver längre landningsbanor under varma fuktiga dagar.’
Utan några seriösa landskapsarkitekturer finns det lite du kan göra för att höja höjden på din privata TT-krets med några tusen meter, men barometertrycket, luftfuktigheten och temperaturen varierar, och om du letar efter den optimala kombinationen av lågt tryck, hög luftfuktighet och hög temperatur – de sammanfaller när det är storm i luften.
Chris Yu, aerodynamik- och FoU-ingenjör på Specialized, tar upp historien: 'Den motståndskraft som föraren kommer att bli lägre med ökad luftfuktighet och lågt barometertryck, men effekterna är små. Under extrema förhållanden, som efter en storm, kan de dock vara tillräckligt stora för att visa en märkbar skillnad.’ Frågan är: hur mycket?
Vetenskapen
Gräv fram dina gamla skolböcker så kanske du hittar den här ekvationen: luftdensitet (rho)=tryck / (gaskonstant x temperatur). Med andra ord är luftdensiteten proportionell mot lufttrycket och omvänt proportionell mot temperaturen. Så för att dra nytta av låg luftdensitet (och minim alt luftmotstånd) vill du ha lågt tryck och höga temperaturer. Dessutom minskar höga nivåer av fuktighet (vattenånga) i luften dess densitet eftersom vattenmolekyler (gjorda av väte och syre) är lättare än syre- och kvävemolekylerna som utgör det mesta av luftens volym.(Den föregående ekvationen gäller fortfarande för fuktig luft, där gaskonstanten är större – vilket minskar luftdensiteten.)
För att beräkna hastigheten (v) för en förare som trampar med konstant kraft (P), med en luftmotståndskonstant på c, i luft med densitet rho, är ekvationen: v=3√(P/(c x rho))). Eftersom trycket är på botten av fraktionen, om du minskar det, ökar hastigheten, som vi förväntar oss. Men vad betyder det på vägen?
Ruina säger: "Ungefär, om du minskar rho [lufttrycket] med 10 % kan du öka medelhastigheten med cirka 3 %. Detta försummar, naturligtvis, att en ryttare kanske inte har tillgänglig samma kraft (P) vid lägre tryck, högre temperatur och högre luftfuktighet. Utöver detta kan rullmotståndet påverkas av trottoarens fuktighet.’
Indeed. Låga barometriska tryck sammanfaller ofta med oroligt eller stormigt väder och medför den extra komplikationen av vatten. Medan det aerodynamiska motståndet utgör 80-90 % av motståndet för en snabbresande förare, sänker rullmotståndet som orsakas av cykelns passage över marken också energi och hastighet. Intuitivt kan man anta att vatten skapar mer friktion och saktar ner dig. Inte så säger Wolf vorm Walde från Continental däck.
‘Om ytan bara är impregnerad med en tunn vattenfilm – som i att vattnet inte stiger över asf altgranulatets toppar – bör rullmotståndet minskas, säger han. Rullmotstånd är mest energiförlust på grund av materialdeformation – energin som krävs för att klämma däcket när det rullar över marken.
‘Men det finns också rullmotstånd på grund av vidhäftning, gummits klibbighet på ytan, tillägger han. "Liftkrafterna är mycket mindre än förlusten från deformation. Ändå binder gummi och väg på molekylär nivå i kontaktlappen. Bindningen är starkare ju längre uppehållstiden är – det betyder att ju långsammare man cyklar, desto starkare vidhäftning. Denna del av rullmotståndet minskar om det finns ett släppmedel [vatten] mellan däck och väg. Ett blött däck är mindre klibbigt. Vattnet hindrar bindningen i kontaktlappen.’
Så det verkar som om en fuktig väg skapar mindre rullmotstånd, vilket gör dig snabbare. Men vänta lite…
"Det finns en annan effekt av vatten på vägen", säger vorm Walde. "Allt ovanstående är bara sant för samma temperaturer. I praktiken kyler vatten däcket och vägen ner. Ett kallare däck har högre rullmotstånd. Detta motverkar effekten av mindre rullmotstånd på grund av mindre vidhäftning. Det finns en annan faktor att ta hänsyn till – om vattenfilmen är tillräckligt tjock för att täcka asf alten måste däcket tränga undan vattnet. I det här fallet är motståndet högre.’
Finding the sweet spot
Ute på vägen tvivlar en berömd tidstävlande inte på de bästa förhållandena. Graeme Obree var två gånger världsmästare i individuell jakt och två gånger innehavare av entimmesdistansrekordet, och är en man känd för sitt analytiska tillvägagångssätt. "När du väntar på ett skyfall och det är lugnt - det är det söta stället", säger han. "De tre perfekta förhållandena är hög temperatur, hög luftfuktighet och lågt atmosfärstryck. Fuktiga sommarkvällar brukar gå snabbare, när du nästan kan känna lukten av vattnet i luften. Du får inte de förutsättningarna så ofta, och när de möts är det som "wow", du får din bästa form för säsongen. Det är kvällen då du ska använda dina snabbaste hjul.’
Naturligtvis kommer ingen att klandra dig om en stormig prognos håller dig borta från din cykel, men det kan trots allt vara värt att ta en snabb tur.
