Σταύρος Βάσσος, Βαγγέλης Βάγγελης, Βασίλης Βάσσιος

Εάν θέλετε να κάνετε ποδήλατο γρήγορα, είναι προφανές ότι πρέπει να ελαχιστοποιήσετε την αντίσταση στον αέρα. Οι ποδηλάτες αγώνων το κάνουν αυτό σκύβοντας πάνω από το τιμόνι και φορώντας βελτιωμένα κράνη. Ακόμα καλύτερο είναι ένα ανακλινόμενο “σούπερ ποδήλατο” με μια μικρή μετωπική περιοχή και μια τέλεια κατασκευή, σα ρευματική γραμμή.

Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η τελική ταχύτητα στην οποία μπορείτε να φτάσετε αυξάνεται με την ισχύ – ενέργεια ανά δευτερόλεπτο – που μπορείτε να αναπτύξετε κατά τη διάρκεια της δοκιμής ταχύτητας. Τα επίσημα αρχεία για τις ταχύτητες ποδηλάτου συνήθως αναφέρονται σε διαδρομή 200 μέτρων, με πτητική εκκίνηση. Για ταχύτητα 30 km/h η αντίσταση φτάνει τα 20 Ν. Θυμηθείτε ότι η ισχύς μπορεί να προκύψει από το γινόμενο δύναμης με τη ταχύτητα. Αν ξέρουμε τη δύναμη, τότε ξέρουμε την ισχύ σε κάθε ταχύτητα.

Ας δούμε όμως ένα άλλο θέμα. Ένας ποδηλάτης που ξεκινά από στάση – ή ένα αυτοκίνητο ή τρένο που ξεκινά από στάση – ξοδεύει μηδενική ισχύ ενώ είναι ακίνητος. Αυτό είναι λογικό: ακόμη και όταν υπάρχει μια δύναμη, όσο δεν υπάρχει κίνηση, δεν παράγεται έργο. Ωστόσο, όπως γνωρίζει κάθε ποδηλάτης, το ξεκίνημα του ποδηλάτου σας από την ηρεμία απαιτεί πολλή προσπάθεια, οπότε μήπως υπάρχει αντίφαση εδώ; Όχι, γιατί το πώς παράγεται η δύναμη διαφέρει μεταξύ ενός ανθρώπου και ενός τσιμεντένιου μπλοκ, ας πούμε. Σκεφτείτε ένα τσιμεντένιο μπλοκ τοποθετημένο στα πεντάλ όταν το ποδήλατο είναι ακίνητο: είναι προφανές ότι αυτό δεν ξοδεύει ενέργεια. Ωστόσο, για έναν άνθρωπο για να πιέσει ισχυρά έναν τοίχο ή για να πιέσει προς τα κάτω τα πεντάλ, χρειάζεται να δαπανήσει ενέργεια, εξαιτίας των χημικών ή/και βιολογικών ενεργειών που συμβαίνουν στο σώμα ώστε να ασκηθεί η δύναμη.

Στην Εικ. 1 παρουσιάζεται η δύναμη για δύο διαφορετικές περιπτώσεις – ένα συνηθισμένο ποδήλατο πόλης και ένα HPV με C_r = 0,0045, m = 90 kg, C_d = 0,10 και μετωπική επιφάνεια A = 0,44 m2. Η διαφορά είναι εντυπωσιακή. Για παράδειγμα, βλέπουμε ότι χρησιμοποιώντας την ισχύ που απαιτείται για να πάει ένα ποδήλατο πόλης στα 20 km/h, σε ένα ανθρωποκίνητο όχημα θα μπορούσαμε να φτάσουμε περίπου τα 50 km/h (HPV, Human Powered Vehicle -ανθρωποκίνητο όχημα). Η μέγιστη ισχύς που μπορεί να αναπτυχθεί από επαγγελματία ποδηλάτη για ένα μικρό χρονικό διάστημα είναι γύρω στα 750 watt (ένας ίππος!). Με ένα συνηθισμένο ποδήλατο πόλης μπορείς σύντομα να προσεγγίσεις αυτό το όριο – περίπου στα 40 km/h αλλά ένα HPV μπορεί να πλησιάσει σχεδόν στα 100 km/h (εικ.1). Και πολλά HPV το έχουν επιτύχει. Στις δεκαετίες του 1980 και του 1990, ένας αριθμός HPV υπερέβη τα όρια ταχύτητας στις ΗΠΑ των 55 mph (88 km/h). Κάποιοι μάλιστα πήραν επίτηδες κλήση από την αστυνομία αυτοκινητοδρόμων της Καλιφόρνια επειδή υπερέβησαν το όριο ταχύτητας και θεωρούν την κλήση αυτή τιμητικό δίπλωμα.

Το όριο των 100 χιλιομέτρων ξεπεράστηκε το 1998, και τον Οκτώβριο του 2002 ο καναδός Samm Whittingam έφτασε στα 130.36 χιλιόμετρα την ώρα (όχι στο ύψος της θάλασσας αλλά σε ύψος 407 μέτρων στο Battle Mountain, στη Νεβάδα όπου η πίεση του αέρα είναι χαμηλότερη). Εν τω μεταξύ αυτό το ρεκόρ έχει ξεπεραστεί αρκετές φορές. Το 2016 ανέβηκε στα 144 km/h από τον καναδό Todd Reichert,επίσης κατά την ανάβαση στη Νεβάδα. (Ο παγκόσμιος οργανισμός ανθρωποκίνητων οχημάτων καταγράφει αυτά τα ρεκόρ.)

Για να ποδηλατήσεις πιο γρήγορα πρέπει να εξαλείψεις σχεδόν εντελώς την αντίσταση του αέρα, ακολουθώντας ένα αγωνιστικό αμάξι που έχει τοποθετήσει στο πίσω μέρος του ένα μεγάλο κατακόρυφο παρμπρίζ. Αυτό ακριβώς έκανε στο Bonneville Salt Flats, κοντά στη Salt lake City,της πολιτείας Utah των ΗΠΑ ο Fred Ronmpellberg από το Μaastricht της Ολλανδίας. Στις 3 Οκτωβρίου 1995 με ένα συναρπαστικό 269 km/h έγινε ο πιο γρήγορος ποδηλάτης όλων τον εποχών, χωρίς να χρησιμοποιήσει ένα super ποδήλατο

Βιβλιογραφία

Everyday Physics: Unusual insights into familiar things Jo Hermans UIT CAMBRIDGE