Цивилизация
На стартовавшей на прошлой неделе 102-й многодневной велогонке «Тур де Франс» взоры зрителей и объективы телекамер традиционно направлены на гонщиков и их велосипеды. Однако поклонникам велогонок стоит чаще обращать внимание на другой немаловажный и постоянный атрибут гонок — автомобили сопровождения, которые следуют по маршруту вместе со спортсменами.
Все потому, что эти машины, в которых едут запчасти для велосипедов и тренеры, могут вносить ощутимый вклад в результаты, показываемые отдельными участниками соревнований.
К такому выводу пришли ученые из Университета Эндховена в Голландии. Особенно ощутимым это влияние может быть в ходе первого индивидуального этапа гонки, когда спортсмены едут в одиночестве, работая на собственное время.
То, что машины сопровождения, едущие впереди велосипедиста, помогают ему, создавая область разряжения за собой, — давно известный факт. Благодаря аэродинамической тени, создаваемой автомобилем, велосипедист может значительно экономить силы, этот же эффект используют сами гонщики, двигаясь в пелотоне — ведь для отдельных спортсменов сопротивление воздуха может уменьшаться на 40%.
Идея о том, что двигающийся не спереди, а сзади гонщика автомобиль может влиять на его результат, может на первый взгляд идти вразрез со здравым смыслом. Однако в 2012 году инженер Берт Блокен обнаружил, что для получения небольшого импульса велосипедисту не требуется большая машина сзади — достаточно просто другого гонщика «на хвосте». При помощи компьютерного моделирования он доказал, что едущий сзади велосипедист может уменьшить сопротивление воздуха впереди идущего на 2,5%.
И это немало, учитывая то, что 90% всех сил сопротивления во время гонки приходится на сопротивление воздуха.
На одиночного гонщика действует сила сопротивления воздуха. Она возникает из-за того, что перед велосипедистом возникает небольшая область повышенного давления, а за его спиной — разряжение. Разница давлений спереди и сзади тянет гонщика назад, создавая сопротивление движению, растущее со скоростью. Расчеты показывают, что воздух, «сгребаемый» сзади идущим гонщиком, заполняет воздушный карман впереди идущего, помогая ему ехать.
Блокен задумался, что происходит в том случае, если сзади едет не велосипедист, а автомобиль, к примеру — машина сопровождения. Расчеты показали, что эффект наблюдается тот же, однако куда сильнее, поскольку машина шире и потому может толкать больше воздуха.
Чтобы подтвердить эти предположения, ученые провели натурный эксперимент. Они измеряли силу сопротивления на пластиковой модели велосипедиста и автомобиля, продуваемых в аэродинамической трубе. Полученные данные полностью совпали с модельными предсказаниями.
Физики подсчитали, что машина, едущая за велосипедистом со скоростью 54 километра в час на расстоянии 10 метров, на дистанции в 50 километров даст ему фору в 3,9 секунды. Если же машина сопровождения пристроится на 5 метров, тренер может подкинуть своему гонщику целых 24 секунды!
Эти расчеты справедливы лишь для одиночных заездов, когда машина следует в хвосте одного велосипеда. Поэтому, если в соревновании между двумя спортсменами счет идет на доли секунды, следующая сзади машина может здорово помочь отстающему.
По правилам безопасности, установленным Международным союзом велосипедистов (UCI), машины сопровождения не должны приближаться к гонщикам более чем на 10 метров. Однако, по словам Блокена, это правило соблюдается редко и, как показали расчеты, влияние машины заметно даже на таком расстоянии. «Зная это, вы можете влиять на исход гонки», — считает ученый.
По его прикидкам, чтобы не толкать гонщиков, машина должна держаться дальше 30 метров.
Ученые отослали свои результаты, опубликованные в журнале Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics в UCI, однако ответа пока не получили.
Открытие голландских физиков не стало сюрпризом для исследователя Натана Барри из Университета Монаша в Австралии, который проводил собственные эксперименты в аэродинамической трубе для оценки влияния эффекта сразу на нескольких гонщиков. «Здорово, что теперь это кто-то подсчитал», — отметил он.
В скором времени он намерен оценить эффект воздействия на велогонщиков от мотоциклистов с камерой, которые часто подбираются близко, чтобы снять самые драматичные моменты гонки. «Они могут влиять куда сильнее на отдельных атлетов. Если у вас на хвосте мотоцикл, это определенно дает вам преимущество перед тем, у кого его нет», — считает он.