Pohybové zákony Sira Isaaca Newtona popisují vztah mezi objektem a silami, které na něj působí, a jeho reakce na tyto síly. Objekt zůstane v pohybu, dokud na něj nepůsobí síla a síla na objekt není úměrná jeho hmotnosti x jeho změně rychlosti.
To vše se vás týká, pokud jedete na kole, a jsou velmi důležité věci, na které byste měli myslet, pokud chcete na kole jezdit rychle, držet ho ve vzpřímené poloze nebo ho dostat přes velká stoupání a klesání.
Dovolte mi, abych vám promluvil o některých aplikacích Newtonových zákonů souvisejících s motorkou, které byly sepsány 130 let předtím, než bylo kolo vynalezeno, takže měl zjevně vynikající předvídavost. Řídí, jak vaše kolo zrychlí, když šlapete prudčeji, zpomalí při protivětru a zastaví, když zatáhnete za brzdové páčky.
První zákon
První z těchto zákonů říká, že objekt v pohybu zůstane v pohybu, dokud nebude aplikována síla – to je elegantní způsob, jak říci, že věci mají tendenci dělat to, co dělají, a spontánně se nezrychlují ani nezpomalují. což je také dobrá práce, protože jízda na kole by byla docela stresující, pokud by existovala možnost náhodného zrychlení na 100 mph!
Tento zákon je důvodem, proč je pro kolo těžší dostat se na danou rychlost, než tuto rychlost udržet. Je to také základ pro první zákon o časovkách, abyste mohli jet rychle, měli byste minimalizovat čas strávený pomalou jízdou. Zní to jako samozřejmost, ale je to založeno na docela jemné fyzice a pochopení toho a odpovídající změna způsobu jízdy může skutečně zlepšit vaše časy, aniž byste utráceli peníze nebo zlepšovali svou kondici.
Druhý zákon
Druhý z těchto zákonů je: síla působící na předmět = hmotnost x změna jeho rychlosti. Možná jste to viděli napsané ve škole jako…
F = ma
Kde F označuje sílu působící na předmět, m je hmotnost předmětu a a je jeho zrychlení nebo změna rychlosti. Jak ale tato rovnice souvisí s cyklistikou? Čistá síla působící na vás kdykoli je síla, kterou působíte na pedály, mínus odporové síly odporu vzduchu, valivého odporu, odporu hnacího ústrojí a řady dalších. Hmotnost je součtem vaší hmotnosti, hmotnosti vašeho kola a hmotnosti vašeho oblečení. Pokud vezmeme tyto znalosti a mírně přepíšeme naši rovnici, dostaneme…
F(nohy) – F(odpor) = (m(jezdec+kolo+oblečení)) a
Vidíme, že naše změna rychlosti závisí na tom, zda je síla našich nohou větší než síly, které nás zpomalují, protože hmotnost nikdy nebude menší než nula. V důsledku toho, pokud je nižší, bude zrychlení záporné, což znamená, že zpomalíte. Odolné síly silničních cyklistů jsou zhruba 80% odpor vzduchu.
Jestli je něco, co byste si z tohoto článku měli odnést, je to ono Odpor vzduchu je hlavním přispěvatelem, který vás zpomaluje, přičemž zbytek tvoří další přispívající faktory, jako je valivý odpor, to je matematika, která stojí za obrovským posunem v zaměření na aerodynamiku v cyklistice v posledních letech.
Třetí zákon
Poslední pohybový zákon říká, že každá akce má stejnou a opačnou reakci. Tento zákon vysvětluje, proč se vaše kolo pohybuje dopředu, protože když se pneumatiky převalují, tlačí dozadu na podlahu, což vyvolává stejnou a opačnou reakci vpřed od země. To znamená, že když šlapete do pedálů, ve skutečnosti posouváte Zemi trochu dozadu, naštěstí pro nás je Země o něco větší než naše kola, což znamená, že pohyb Země je zanedbatelný, ale pokud bychom se všichni sešli a jeli na kole na stejném směr zároveň. žertuji, samozřejmě, ale princip akce-reakce je fyzikou, za kterou kolo funguje.
Tento soubor zákonů má důsledky v reálném životě. Pro ty z vás, kteří jsou v New Forest v Hampshire, možná znáte P164. Jedná se o 10 mil dlouhou trať TT s převýšením 115 m, díky čemuž je tempo složitější než rovinatá trasa, kde je nejrychlejší udržet konstantní výkon. New Forest je také notoricky větrný, což může hrát roli v tempu.
Normalizovaný výkon
Když se nyní podíváme na dvě jízdy, které byly obě na stejném silničním kole s podobným kitem. Rozdíl byl v tom, že jeden byl v březnu a jeden v srpnu, takže je zřejmé, že jakékoli závěry z toho vyvozené by měly být učiněny s upozorněním, že se jedná o případovou studii, nevědeckou a v jiných podmínkách. Chtěl bych však dodat, že ani jeden den nebyl nijak zvlášť větrný – což je pro New Forest zvláštní. První z těchto dvou jízd byl průměrný výkon 360 W, normalizovaný výkon 365 W a průměrná rychlost 40.2 km/h. Druhá byla průměrná rychlost 40.9 km/h, s normalizovaným výkonem 367W a průměrným výkonem 353W. Jak tedy byla rychlost o 0.7 km/h vyšší za méně wattů?
Klíčem je normalizovaný výkon, první byl vyrovnaný výkon, zhruba, zatímco druhý se jezdil do kopců trochu tvrději s trochu lehčím, ale ne snadným úsilím na rovinách a sjezdech. To je v souladu s prvním Newtonovým zákonem o časovkách, abyste jeli rychle, měli byste minimalizovat čas strávený pomalou jízdou. Pokud pojedete tvrději při nižších rychlostech a při rychlejším pohybu z kopce trochu ustoupíte, pojedete při stejném úsilí celkově rychleji. Stejný princip lze použít pro trať s úsekem protivětru a zadního větru nebo hladkou vozovku a nerovnou vozovku.
Fyzika vás může urychlit a základní pochopení mechaniky pohybu a dotek aerodynamických znalostí může jít hodně daleko, nebo si prostě zaplaťte za ‚Best Bike Split‘ a dělejte, co vám váš cyklopočítač říká. Vždy mě překvapovalo, že cyklistice trvalo tak dlouho, než jsem začal přemýšlet o fyzice, ale nyní se očekávalo, že závody budou rychlejší a rychlejší, takže jako cyklisté se musíme chytit, jinak budeme vzadu rychleji než vy umí odříkat Newtonovy pohybové zákony.
