Bli en snabbare triathlet del 3 – Cykling och aerodynamik

Förra blogginlägget i min lilla serie ägnade jag åt att diskutera simteknik. I detta inlägget tänkte jag fortsätta med cyklingen som är ett enormt stort ämne att diskutera. Jag skall försöka hålla mig någorlunda kortfattad och strukturerad, men föga förvånande kommer jag knappast att kunna få med allt som är intressant. Så det kommer säkert att dyka upp fler inlägg längre fram i ämnet.

Som tidigare nämnt påverkas vi även på cykeln av tyngdkraften (gravitationen) och den motsattriktade normalkraften som tar ut varandra i normala tillfällen. De horisontella krafterna utgörs på cykeln av motståndet och drivkraften (precis som tidigare). Drivkaften utgörs förstås av den kraft vi lägger i pedalerna, medan motståndet består av flera komponenter och kan delas upp i:

  1. Rullmotstånd: Friktion som skapas mellan däckens gummi och asfalten. Denna friktion är till dels till vår fördel då den håller cykeln kvar i upprätt position, men den bromsar samtidigt vår fart framåt.
  2. Formmotstånd och friktionsmotstånd: Består som diskuterat i tidigare inlägg av kroppens/cykelns form och ytstruktur och hur de påverkas av luftens färd förbi oss.
  3. Andra förluster: Här klumpar vi ihop alla andra mindre förluster som kinetisk energiförlust, energi som tappas när den fortplantas från benen och vidare genom pedaler, vevarmar, kedja etc. på sin väg mot att driva hjulen och cykeln framåt etc.

cykling_krafter

Som lätt cyklist har man en fördel i uppförsbackarna (då gravitationskraften är med till att ta dig bakåt och denna är mindre om du väger mindre), medan en tyngre cyklist har en fördel när det går nerför (större gravitationskraft som då riktas snett neråt och till viss del bidrar till drivkraften) och även på platten (då de har mer kraft att trycka på i pedalerna med). Men vem har då den största fördelen allt som allt? Det beror till stor del på banprofilen, men också på vädret. Visserligen rullar en tyngre cyklist snabbare utför än en lätt cyklist, men samtidigt stiger luftmotståndet exponentiellt när hastigheten ökas vilket motverkar den fördel en tyngre cyklist har, framförallt utför. Om du vill fördubbla din hastighet måste du nämligen öka kraften åtta gånger pga det ökade luftmotståndet! Vem som får störst fördel beror således mycket på hur banan är dimensionerad och hur vindförhållandena är just den dagen du skall tävla. En bana med många höjdmeter uppåt gynnar en lätt cyklist, medan lätt vind och flack bana gynnar en tyngre cyklist.

Hur ser man då till att bli så aerodynamisk och snabb som möjligt på cykeln? Kan man köpa sig snabb genom att skaffa rätt utrustning? Jag vågar mig på att påstå att det triathleter lägger allra mest pengar på är cykeln och cykelrelaterad utrustning (profilhjul, effektmätare etc.). Det är till stor del också en logisk investering med tanke på att cykeln är den del av ett triathlon som tar upp mest tid. Man tjänar alltså mycket på att bli en snabb cyklist. Man skall dock aldrig glömma att den allra viktigaste utrustningen på cykeln är dina egna ben! Utan dem kommer din fina cykel ingenstans! Och har du fantastiskt starka ben klarar du dig långt på en billigare cykel. Man måste absolut inte ha den dyraste utrustningen för att vinna en triathlontävling! Med det sagt så vet nog alla att tempocyklar är mer aerodynamiska än vanliga linjecyklar om man inte ligger på rulle pga deras konstruktion, varför de flesta triathleter väljer att lägga pengar på att investera i en tempocykel om de satsar på sporten. Tempohojar är till gengäld också tyngre, vilket gör att de kanske ändå inte alltid är det snabbaste valet till en triathlontävling – tex om du skall tävla på en mycket kuperad bana. Se därför alltid till att bekanta dig ordentligt med banprofilen innan tävling och försök köra i liknande terräng på träningen hemma.

Vad gäller utrustning som profilhjul, hjälmar etc. Så presenterar tillverkar ofta studier som visar att just deras komponenter är de snabbaste och mest aerodynamiska. Det kan därför vara svårt att veta var man skall lägga sina pengar för att investera smart. Det man måste komma ihåg är för det första att dessa produkter testas i vindtunneltest i hastigheter som motsvarar 50 km/h eller mer (helt enkelt för att lägre hastigheter gör det för svårt att mäta skillnader mellan produkterna (vilket också ger en indikation om hur stora (eller små) skillnader vi egentligen talar om). Dessutom testas produkterna som singulära enheter eller på en bestämd cykelmodell. Utifrån sådana tester är det därför mycket svårt (läs omöjligt) att säga hur utrustningen kommer att fungera på just din cykel med alla de komponenter du har. Summan av de enskilda delarna är i detta fall större än helheten. Tester visar också att om man samlar alla de mest aerodynamiska komponeneterna (ramar, hjul etc.) i en cykel blir det inte automatiskt den snabbaste och mest aerodynamiska cykel du kan åstadkomma. Interaktionen mellan delarna är således lika viktig som delarnas individuella egenskaper. Det kommer därför inte att handla om vem som har mest utrustning till högst pris utan om vem som väljer sin utrustning smartast. Dessutom utgör cykeln endast 30% av totalmotståndet, mindre än 15% av massan och 0% av kraftproduktionen. Det kan därför vara vettigt att lägga minst lika mycket tid, energi och pengar på att se över dig, din form och din sittställning som att fokusera på din cykel och dets komponenter. Lägger du i dagsläget en lika stor del av din budget och tid på det som på din cykel? En riktigt bra och aggressiv sittställning kostar inte mycket pengar att få fram men kan bidra enormt till hur snabb du är som cyklist. en riktigt agressiv sittställning – som den Zabriskie har tex. – kräver dock att du är stark i bålen, flexibel i höfterna och att du är beredd att initialt känna dig rejält obekväm på cykeln tills du vant dig. Det kan således kräva tid – men denna tid anser jag är väl investerad.

Zabrieski_position Zabrieski_position2Dave Zabriskie anses ha en av de mest aerodynamiska och aggressiva tempopositionerna inom triathlonsporten och ses av många som ett ideal att sträva mot.

Om man nu ändå vill (och har möjlighet) att lägga stora pengasummor på cykel och cykelrelaterade produkter, vilka komponenter utgör då den bästa investeringen? Här skulle många erfarna triathleter argumentera för effektmätaren eftersom den hjälper dig att använda din styrka på ett välavvägt sätt så att du kan hålla rätt pacing under ett lopp. Det hjälper dig att hålla den högsta jämna hastighet som du kan orka med under hela loppet och sedan påbörja löpningen i bästa möjliga form. Jag kommer att återkommer med ett separat inlägg som går djupare in i diskutionen om att träna med wattmätare. Din wattmätare kan faktiskt också delvis användas för att utvärdera vinsten av ny utrustning. Man brukar säga att en reduktion med 10 watt motsvarar ca 40-60 sekunders tidsbesparing på 40 km. Använder man detta som en tumregel – att en skillnad i kraftutveckling för att uppnå samma fart på mindre än 10 watt för en given investering/ändring inte är värt pengarna – har man plötsligt ett utgångsläge för att titta närmare på studier och tester av olika produkter och se var man får mest för sina pengar. Studier visar tex att om man byter ut komponenter på sin cykel (styrstam, vevparti, hjul, flaskställ etc.) till lättare varianterna så att man sammanlagt skalar av 1,5 kg (vilket de flesta skulle anse vara rätt mycket) så gör det stort sett ingen skillnad förrän man kommer ut på en bana med stigningar över 10% – vilket nästan aldrig ses på en triathlonbana. Detta beror på att förhållandet mellan massa och kraft är linjärt. För att reducera den kraft du måste producera med 1% måste massan reduceras med 1%. Eftersom cykeln endast utgör ca 15-20% av den totala massan av cyklist-cykel ekipaget så måste du antingen hitta en enormt lätt cykel jämfört med dina konkurrenter eller se om du kan spara vikt på den del som utgör en större procentdel (dvs dig själv). Det är alltså mer sannolikt att du kan reducera den kraft som krävs för att driva dig framåt om du ser till att hålla optimal tävlingsvikt än genom att skrapa av ett par hundra gram på din cykels totala vikt genom att skaffa kolfiberflaskhållare etc.

Men vilka uppgraderingar och ändringar är då värda att satsa på för att bli mer aerodynamisk? Om man tittar på tester som utförs i vintunnel ser man att om du byter från vanliga sittställning till tempoställning reduceras motståndet med ca 15% och en tempocykel reducerar motståndet med hela 42% jämfört med en linjehoj. Skall du således inte ut och köra en tävling i alperna är det helt klart en fördel att ha en tempocykel och se till att få en så aggressiv och optimal sittställning som möjligt på denna cykel. En tempohjälm med strut sparar i sämsta fall 77% och i bästa fall 110% av motståndet jämfört med en vanlig hjälm (hjälmens totala motstånd utgör ju dock en mindre del av det totala motståndet). Det faktum att man på vissa tempohjälmar till och med ser en reduktion på >100% betyder att hjälmen faktiskt kan skapa en kraft som driver dig framåt. Denna kraft är dock mycket, mycket liten sett i det stora hela och tack vare att hjälmen sedan sätts på ditt mindre aerodynamiska huvud gör att motståndet ändå blir större än noll för hjälm+skalle. Det är dock visat att tempohjälmar med en kortare strut är mer aerodynaiska än de med lång strut – inte minst därför att många inte orkar hålla huvudet i korrekt position under hela cyklingen. Även diskhjul har en fördel och kan i vissa fall reducera motståndet med 18% jämfört med ett hjul med 40 mm profil.

Alla dessa besparingar i motstånd låter ju fantastiskt bra så det måste väl ändå vara bra att satsa sina pengar på det, eller? Hawaii nästa inte sant? Kanske inte. Även om den procentuella besparingen i dessa tester ser enormt stor ut, hur stor blir då den reella tidsbesparingen? Man måste som sagt vara medveten om att dessa tester görs vid mycket höga hastigheter (>45 km/h) för att man säkert skall kunna mäta skillnaderna. De flesta av oss klarar sällan kan hålla dessa hastigheter under längre sträckor (även om det inkluderar en ev motvind). Vid lägre hastigheter blir procentsatserna de samma, men tidsskillnaderna blir ännu mindre. Dessutom testas produkterna som sagt var för sig vilket gör att de uppmätta besparingarna i motstånd sällan blir lika stora när de sätts på cykeln. Man kan därför inte plocka på sig alla de olika komponenterna och förvänta sig att den sammansatta cykeln skall prestera med summan av de enkla komponenterna – tvärtom reduceras besparingarna i motstånd ofta med minst hälften när de installeras på cykeln eftersom den kompletta cykeln är en helt separat komponent där delarna interagerar. Man kan utifrån detta konkludera att: visst kan komponenter vara mer eller mindre aerodynamiska och ge dig en fördel, men denna fördel är sällan så stor som man förväntar sig utifrån vindtunneltester och det är svårt att säga hur komponenterna kommer att prestera på just din cykel eftersom alla cyklar är olika och alla kombinationer av komponenter ger olika resultat. Det är helt orimligt för producenterna att testa alla möjliga kombinationer cyklar/delar med sina produkter varför de istället testas helt individuellt eller på en enkel cykelmodell eller två. Något annat man också måste vara uppmärksam på när man läser vindtunneltester är om testet utförts i rak motvind eller sidvind. Vissa komponenter presterar bättre än sina konkurrenter i motvind, men hur ofta cyklar du i absolut rak motvind? Långt oftare kommer vinden i varierande vinkel. Den motvind som uppstår pga vår egen hastghet framåt kombineras med sidvinden till vad som kallas ”effektiv sidvind”. Vinkeln mellan cyklist och den effektiva sidvinden kallas för yaw angle.

yawangle_egen1Det är således mer intressant att se hur komponenterna presterar i sidvind. Men det är inte så enkelt att de som är mest aerodynamiska vid störst yaw angle också är bäst vid mindre vinkel. Upprepade mätningar har visat att majoriteten av dina cykelpass sannolikt kommer att ligga med en yaw angle på 0-10 grader och ju snabbare du cyklar desto mindre tenderar vinkeln att bli. Det lönar sig alltså att granska vindtunneltesterna lite närmare och se på vilka premisser de utförts under innan man blint köper producenternas argument om att de har de mest aerodynamiska produkterna.

ponderation-law11Sammanfattningsvis: Vad kan vi då dra för slutsatser av allt detta? Jo, att det finns bättre coh sämre utrustning – både vad gäller kvalitet och aerodynamik. Att vissa produkter ger mer ”vinst” för pengarna (temporam, profilhjul etc). Att vindtunneltester är värdefulla att studera, men man måste vara observant på under vilka förhållanden de är utförda och man måste vara medveten om att resultaten inte är direkt applicerbara på ens egen cykel och kropp.

Man får dock aldrig glömma att majoriteten av motståndet på cykeln inte är ett resultat av utrustningen utan våra egna kroppar. En bra sittställning är därför A och O när det kommer till att minimera motståndet! Glöm därför inte att lägga lite tid och pengar även på detta område när du investerar i din cykel. Dessutom kan den största vinsten möjligtvis komma genom att införskaffa en wattmätare som hjälper dig att utnyttja din kraft och utrustning så optimalt som möjligt. Att ha världens snabbaste cykel hjälper nämligen föga om du väggar efter halva cykelsträckan!

Annonser

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut /  Ändra )

Google+-foto

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut /  Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut /  Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut /  Ändra )

Ansluter till %s