Чи өөрийгөө хурдан гэж боддог, илүү хурдан байж чадна гэдгээ мэдэж байгаа ч физикийн хувьд хамгийн хурдан хурд гэж юу вэ? Бидолж мэднэ
Чи эндээс амьдрал чинь шалтгаалсан юм шиг уруудсаар хурдалж байна. Туузан дээр бөхийж, дуслыг нь атгасан цагаан хуруугаараа та дугуйн компьютер руугаа харвал 70 км/цаг хурдлах дүрс харагдана. Тийм ээ, чи одоо үнэхээр нисч байна. Гэхдээ таныг ахиж хурдлахаас өмнө замын тэмдэг урд уулзвар байгааг илтгэж, та аюулгүйгээр зогсохын тулд тоормосоо дарна.
Гэхдээ тэр уулзвар байхгүй байсан бол яах вэ? Замд ямар ч саад бэрхшээл, тохой, нохой тэнүүчлэхгүй, налуу нь таны хүссэнээр урт, тэгш, эгц байвал яах вэ?
Тэгвэл чи хэр хурдан явж чадах вэ? Чамайг юу саатуулж байгааг харан энэ асуултад хариулъя.
Амьдрал бол чирэх
"Энэ бол эцсийн хурд байх болно" гэж Cycling Power Lab онлайн аэродинамик хувцасны үүсгэн байгуулагч Роб Кичинг тайлбарлав. ‘Унадаг дугуйн хэллэгээр бол энэ нь аэродинамик чирэх ба гулсалтын эсэргүүцлийн хамтарсан зогсоох хүч нь таталцлын хүч болон гаралтын хүчнээс үүсэх хүчтэй тэнцүү байх цэг юм.’
Таталцал хэр их нөлөө үзүүлэх нь налуугийн хүнд байдлаас хамаарна. "Хэрэв та налууг хязгааргүй, өөрөөр хэлбэл хана гэж тохируулбал дугуй болон дугуйны бүтцэд ачаалал байхгүй болно" гэж Specialized компанийн R&D инженер Ингмар Жунгникел хэлэв.
‘Энэ нь хоёуланг нь илүүдүүлж, та шүхрээр үсрэх болно.'
Эсвэл техникийн хувьд "хурдны шүхрээр үсрэх" бөгөөд зорилго нь хамгийн дээд хурдыг барьж, хадгалах явдал юм. Хүнийг онгоцны гэдэснээс доош буулгавал тэд 200 км цаг хүртэл хурдлах болно; эхлээд 250-300 км/цаг хурдлах тухай ярьж байна; Толгойгоо түрүүлж, нарийн мэргэжлийн хувцас өмссөн нь 450 км/цаг хурдлах боломжтой.
“Гэхдээ энэ бол дугуй унах биш, тиймээс үүнийг үл тоомсорлож, бодит замаар явцгаая” гэж Жунгникель үргэлжлүүлэв. Дэлхийн гудамжуудыг сканнердаж байгаа Шинэ Зеландын Дунедин хотын Болдуины гудамж нь таны хэнд итгэж байгаагаас шалтгаалж 35-38°-ын өнцөгт манай гаригийн хамгийн эгц зам байх нь эргэлзээтэй нэр хүндтэй юм.
'Энэ замын градиент дээр - гэхдээ 350 метрийн зайнаас илүү уртассан - тайван нөхцөлд, 400 ваттын хүч чадалтай гэж үзвэл замын байрлалд байгаа дугуйчин 144 км цаг хурдлах боломжтой гэж Жунгникель хэлэв.
Энэ бол бага зэрэг хурд, гэхдээ 2015 онд Францын Альпийн нуруунд цасан хучилттай Шабриерийн хурдны зам дээр 223.3 км/цаг хурдлахдаа Францын иргэн Эрик Бароне тогтоосон дэлхийн уруудах хурдны дээд амжилтаас бараг 80 км/ц-ээс дутуу хэвээр байгаа юм.
Тиймээс гулсалтын эсэргүүцлийг багасгахын тулд манай налууг мөсөн тавцантай болгох хэрэгтэй болов уу? Жунгникэлийн хэлснээр заавал биш. ‘Эдгээр хурдтай үед агаарын эсэргүүцэл ойролцоогоор 99.5% байна.’
Энэ нь 12км/цагийн хурдтай явахад 50% орчим байна. Агаарын эсэргүүцэл таныг хурдан унах тусам нэмэгддэг тул бидний төсөөлж буй дугуйчин хамгийн дээд хурдтай болж, агаарын эсэргүүцлийг эсэргүүцэхийн тулд ямар аргыг ашиглах ёстой вэ?
Аэротой байгаарай
"Байршил нь чухал" гэж Жунгникель хэлэв. ‘Тиймээс би цаг хугацааны туршилтын байрлалд тохируулсан дугуйчинтай тооцоо хийсэн бөгөөд бидний уртасгасан Болдуины гудамжны зүйрлэлийг ашигласнаар 400 Вт-ын хүчин чадалтай унадаг дугуй 200 миль цаг [322 км/цаг] хүрч чадна.'
Jungnickel оновчлогдсон гэж хэлэхэд тэрээр аэродинамикийн бүтэн цэсийг ярьж байна. Энэ нь нулимс дуслуулсан дуулга бөгөөд дуулганы сүүл нь байгалийн жамаар урсаж, гөлгөр, дэгжин нуруу руу урсах байрлалтай гэсэн үг.
Агаарын эсэргүүцлийг багасгахын тулд бариу хувцас өмсөх шаардлагатай.
“Үнэндээ энэ бол амин чухал” гэж TotalSim-ийн тооцооллын шингэний динамикийн мэргэжилтэн Роб Льюис хэлэв. ‘Материалын төрөл, давхаргын байршил, гадаргуугийн боловсруулалт зэрэг нь асар их өөрчлөлтийг бий болгодог. Та сайн, муу хослолын хооронд 12-15%-ийн зөрүүтэй гэж хэлж болно.’
Льюис мөн оймсоо аль болох дээш татах нь гутлаас илүү аэродинамикийн хувьд илүү үр дүнтэй байдаг бол тэдгээр аэробарын өргөтгөлүүдийг нарийхан атгах нь таталцлыг бага зэрэг бууруулна гэж мөн санал болгож байна.
Дээр дурдсанчлан энэ нь аэродинамик таталтын коэффицентийг (CdA) бууруулахад тусалдаг тул та нулимс дусал хэлбэртэй хоолойтой болмоор байна. Энэ нь объектын гулгамтгай байдал, хэмжээ болон урд талын хэсгийг хамарна.
Физикийн хэлснээр чирэх коэффицент нь тэгтэй тэнцүү биет дэлхий дээр оршин тогтнох боломжгүй - бүх зүйлд ямар нэгэн төрлийн чирэх хүч байдаг - гэхдээ тоо нь маш бага байж болно.
Дээд зэргийн дугуйны дусал хэлбэртэй бариул нь 0.005 гэсэн тоог бүртгэж болно. Энэ их агаартай.
CdA-д аэро хэлбэртэй баар ашигладаг элитүүдийн жишээ нь 0.18-0.25 оноотой байхад сайн сонирхогчийнх 0.25-0.30 оноотой байж болно.
Энэ үзүүлэлт нь цахилгаан гаралттай таарч байвал илүү чухал болно. Германы профессионал Тони Мартин 2011 онд Копенгагенд болсон дэлхийн аварга шалгаруулах тэмцээнд түрүүлэхэд түүний хүч чадал болон аэродинамик чирэгдэл (ватт/м2 CdA-аар илэрхийлэгдэнэ) 2, 089 гэж тооцоолсон.
Энэ нь 2-р байранд Брэдли Виггинс 1,943, 10-р байранд Якоб Фуглсанг 1,725-тай харьцуулсан.
“Бүх морьтон энэ үзүүлэлтийг сайжруулахын тулд ажиллаж чадна” гэж Кичинг хэлэв. ‘Гэхдээ хамгийн дээд хурдны хувьд агаарын нягтрал маш чухал бөгөөд үүнийг хянах боломжгүй.’
Дээрээс гарч байна
Далайн төвшин ба 15°C температурт агаарын нягт 1.225кг/м3 орчим байна. Гэсэн хэдий ч температур, агаарын даралт, чийгшил, өндөр зэрэг хүчин зүйлүүд нь агаарын нягтралд нөлөөлдөг бөгөөд өндөр байх тусам нягтрал буурдаг.
“Иймээс л Сэм Уиттингем шиг морьтон хүмүүс хүний хүчээр газрын хурдны дээд амжилтыг эвдэх гэж оролдохдоо толгойгоо өндөрт өргөдөг” гэж Льюис нэмж хэлэв.
Тэгээд Феликс Баумгартнер 2012 онд 1342км/цаг хурдтай шүхрээр үсрэхдээ давхрага мандлын нимгэн агаарт яагаад хөвж байсан юм бэ?
Канадын Уиттингхэм 132.5 км/цаг хурдалсан ч энэ нь өнгөрсөн есдүгээр сард нутгийн иргэн Тодд Рейхартын тогтоосон хүний хүчээр хурдлах дэлхийн дээд амжилтаас ичмээр юм.
Рейхарт 137.9км/цаг хурдалж, үлдсэн хэсгийг нь үлдээжээ. Рейхарт энэ хурдыг Невада мужийн Батл уулын ойролцоох мужийн 305 дугаар зам дээр Дэлхийн хүний хүчээр хурдны уралдаанд бүртгүүлсэн учраас бид "Үлдсэн" гэж хэлдэг.
Тэмцээн Невада мужид 16 дахь жилдээ зохион байгуулагдаж байгаа бөгөөд энэ нь далайн түвшнээс дээш 1,408м өндөр тул агаарын нягт бага, 8км хурдатгалын бүсээр хангадаг гэсэн хоёр үндсэн хүчин зүйлээс шалтгаалж байна. 200м хурдны барьдаг.
Хоёулаа Рейхартын хурдыг дээд зэргээр нэмэгдүүлэхэд тусалсан бөгөөд түүний машин нь дугуйгаар бүрхэгдсэн хэвтээ дугуй байв. "Би Болдуины гудамжны цаашдын тооцоолол хийсэн" гэж Жунгникель хэлэв, "бүрэн дугуйтай бол эцсийн хурд нь 594 км цаг болно.'
Хэрэв та дугуйны талаар ямар нэг зүйл хийж чадвал бүр илүү өндөр байх болно, Жунгникель хэлэхдээ дугуй цухуйх нь бүхэл бүтэн савнаас илүү таталт үүсгэдэг.
‘Мөн хэт их хүч гаралттай үед та дугуйг барьж чадах хамгийн дээд хэмжээнд хүрэх болно, энэ нь доош буулгах хүчний функц юм.
‘Та дараа нь 22-д хүрнэ. Та буулгах хүчийг нэмэгдүүлэхийн тулд спойлер нэмж болох бөгөөд энэ нь таталцлыг нэмдэг бөгөөд энэ нь дахин илүү хүч шаарддаг (гэх мэт). Үүнээс гадна та илүү их материалаар унадаг дугуйгаа илүү бат бөх барих боломжтой тул бүтцийн асуудал үүнд нөлөөлнө гэдэгт би итгэхгүй байна.’
Танд бэлэн байна. Бараг 600 км/цаг хурдлахын тулд Грэм Обреид танд аэро Беасти унадаг дугуй бүтээхийг даалгаж, Шинэ Зеланд руу явж, Дунединий зөвлөлөөс Болдуины гудамжийг 10 км урт болгож, Тони Мартинтай адил эрчим хүч гаргахыг хүс. Энгийн…
