Natte omstandigheden zijn misschien het laatste wat je wilt als je je rit plant, maar als ultieme snelheid je doel is, is het misschien niet zo erg
Er zijn tal van verstandige redenen om niet te rijden als de voorspelling regen voorspelt. Het is verraderlijk, kan een beetje ellendig zijn en je fiets wordt bedekt met wegvuil. Maar als je topsnelheid ha alt tijdens een sportieve of het instellen van een tijdrit PB-functies op je agenda, wil je misschien je aanval plannen voor precies het moment waarop de wolken het meest bedreigend zijn.
Er zijn verschillende theorieën over welke combinatie van atmosferische omstandigheden je in staat stelt om je machine op zijn allersnelst te trappen, en er zijn aanwijzingen dat wanneer het nat is, of bijna nat wordt, de beste tijd is voor maximale snelheden. Maar nooit degenen om gewoon achterover te leunen en het rustig te accepteren, Fietser besloot dat het tijd was om wat wetenschappelijke verificatie te krijgen om aan het vermoeden toe te voegen.
Waar het snelheid op een fiets betreft, hangt het onvermijdelijk af van de aerodynamica, en in dit geval hoe atmosferische omstandigheden van invloed zijn op hoe gemakkelijk je door de lucht kunt snijden.
Andy Ruina, hoogleraar mechanische en ruimtevaarttechniek aan de Cornell University, legt uit: 'We weten dat luchtweerstand de grootste belemmering is voor een fietser. Het is ongeveer evenredig met de dichtheid van lucht en de snelheid in het kwadraat. De dichtheid van lucht is minder bij lagere druk [vandaar dat door mensen aangedreven snelheidsrecords op grote hoogte worden gedaan] en bij hogere luchtvochtigheid en bij hogere temperatuur. Vliegtuiglift heeft een vergelijkbare schaal, dus vliegtuigen hebben langere landingsbanen nodig op warme, vochtige dagen.'
Zonder serieuze landschapsarchitectuur kun je weinig doen aan het verhogen van de hoogte van je privé TT-circuit met een paar duizend meter, maar barometrische druk, vochtigheid en temperatuur fluctueren, en als je op zoek bent naar de optimale combinatie van lage druk, hoge luchtvochtigheid en hoge temperatuur - ze vallen samen als er een storm in de lucht is.
Chris Yu, aerodynamica en R&D-ingenieur bij Specialized, vervolgt het verhaal: 'De weerstand op de rijder zal lager zijn bij een hogere luchtvochtigheid en een lage luchtdruk, maar de effecten zijn klein. Maar in extreme omstandigheden, zoals na een storm, kunnen ze in totaal groot genoeg zijn om een merkbaar verschil te laten zien.’ De vraag is: hoeveel?
De wetenschap
Grijp je oude schoolboeken en je kunt deze vergelijking vinden: luchtdichtheid (rho)=druk / (gasconstante x temperatuur). Met andere woorden, de luchtdichtheid is evenredig met de luchtdruk en omgekeerd evenredig met de temperatuur. Dus om te profiteren van een lage luchtdichtheid (en minimale weerstand), wilt u lage druk en hoge temperaturen. Bovendien vermindert een hoge luchtvochtigheid (waterdamp) in de lucht de dichtheid omdat watermoleculen (gemaakt van waterstof en zuurstof) lichter zijn dan de zuurstof- en stikstofmoleculen die het grootste deel van het luchtvolume uitmaken.(De vorige vergelijking geldt nog steeds voor vochtige lucht, waarbij de gasconstante groter is, waardoor de luchtdichtheid wordt verminderd.)
Om de snelheid (v) te berekenen voor een rijder die trapt met constant vermogen (P), met een weerstandsconstante van c, in lucht met dichtheid rho, is de vergelijking: v=3√(P/(c x rho)). Omdat druk zich onderaan de fractie bevindt, neemt de snelheid toe als je deze verlaagt, zoals we zouden verwachten. Maar wat betekent dat op de weg?
Ruina zegt: 'Als je rho [luchtdruk] met 10% verlaagt, kun je de gemiddelde snelheid met ongeveer 3% verhogen. Dit negeert natuurlijk dat een rijder mogelijk niet hetzelfde vermogen (P) beschikbaar heeft bij lagere druk, hogere temperatuur en hogere luchtvochtigheid. Daarnaast kan de rolweerstand worden beïnvloed door de natheid van het wegdek.’
Inderdaad. Lage luchtdruk v alt vaak samen met onrustig of stormachtig weer en brengt de extra complicatie van water met zich mee. Terwijl aerodynamische weerstand 80-90% van de weerstand van een snel reizende rijder uitmaakt, vermindert de rolweerstand veroorzaakt door de passage van de fiets over de grond ook energie en snelheid. Intuïtief zou je kunnen aannemen dat water meer wrijving veroorzaakt en je afremt. Niet zo zegt Wolf vorm Walde van Continental-banden.
‘Als het wegdek net is geïmpregneerd met een dunne waterfilm – zoals in het water dat niet boven de toppen van het asf altgranulaat uitsteekt – moet de rolweerstand worden verlaagd’, zegt hij. 'Rolweerstand is meestal energieverlies als gevolg van materiaalvervorming - de energie die nodig is om de band plat te drukken terwijl deze over de grond rolt.
‘Er is echter ook rolweerstand door hechting, kleverigheid van het rubber op het oppervlak,’ voegt hij eraan toe. ‘De adhesiekrachten zijn veel kleiner dan het verlies door vervorming. Toch binden rubber en weg op moleculair niveau in het contactvlak. De hechting is sterker naarmate de verblijftijd langer is - dit betekent dat hoe langzamer men rijdt, hoe sterker de hechting. Dit deel van de rolweerstand wordt verminderd als er een lossingsmiddel [water] tussen de band en de weg zit. Een natte band is minder plakkerig. Het water belemmert de hechting in het contactvlak.’
Dus het lijkt erop dat een vochtige weg minder rolweerstand creëert, waardoor je sneller bent. Maar wacht even…
‘Er is nog een ander effect van water op de weg’, zegt vorm Walde. ‘Al het bovenstaande geldt alleen voor dezelfde temperaturen. In de praktijk koelt water de band en de weg naar beneden. Een koelere band heeft een hogere rolweerstand. Dit gaat het effect van minder rolweerstand door minder grip tegen. Er is nog een factor waarmee u rekening moet houden: als de waterfilm dik genoeg is om het asf alt te bedekken, moet de band het water verdringen. In dit geval is de weerstand hoger.’
De goede plek vinden
Op de weg twijfelt een beroemde tijdrijder niet aan de beste omstandigheden. Graeme Obree was tweemaal wereldkampioen individuele achtervolging en tweevoudig houder van het afstandsrecord op één uur, en staat bekend om zijn analytische benadering. 'Als je op een stortbui wacht en het is rustig, dan is dat de goede plek', zegt hij. ‘De drie perfecte omstandigheden zijn hoge temperatuur, hoge luchtvochtigheid en lage luchtdruk. Vochtige zomeravonden zijn meestal sneller, wanneer je het water in de lucht bijna kunt ruiken. Je krijgt die omstandigheden niet vaak, en als ze samenkomen, is het net "wauw", je krijgt je beste vorm van het seizoen. Dat is de nacht waarop je je snelste wielen moet gebruiken.'
Natuurlijk zal niemand het je kwalijk nemen als een stormachtige voorspelling je van de fiets houdt, maar nogmaals, het kan toch de moeite waard zijn om toch een korte rit te maken.
