i i “1169-Strnad-0” — 2010/7/19 — 11:31 — page 1 — #1 i i i i i i List za mlade matematike, fizike, astronome in računalnikarje ISSN 0351-6652 Letnik 21 (1993/1994) Številka 2 Strani 76–78, VIII Janez Strnad: NOVO DIRKALNO KOLO Ključne besede: fizika. Elektronska verzija: http://www.presek.si/21/1169-Strnad.pdf c© 1993 Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije c© 2010 DMFA – založništvo Vse pravice pridržane. Razmnoževanje ali reproduciranje celote ali posameznih delov brez poprejšnjega dovoljenja založnika ni dovo- ljeno. , '-1-/'/" r L"" NOVO DIRKALNO KOLO Novo dirkalno kolo je s kolesom , s kakršnim se vozimo vsak dan po mestu , v podobnem sorodstvu kot dirkalni avtomobil formule 1 z običajnim osebnim avtomobilom. K razvoju novega dirkalnega kolesa in dirkalnega avtomobila formu le 1 je prispevala precejšen delež tudi fizika. Zakaj si ne bi ogledali mnogo preprostejšega dirkalnega kolesa , če smo si že dirkalni avtomobil? Novo dirkalno kolo so izdelali v tovarni Lotus ame riške družbe General Motors v Hethelu v angle ški pokrajini Norfolk. Z njim je Anglež Chris Boardman na olimpijskih igrah v Barceloni postavil svetovni rekord in osvojil zlato kolajno v dirki na 4000 metrov na dirkališču (slika 1 na zadnji strani ovitka ). S takim kolesom se ne bi smeli voziti po cesti , ker nima zavor. Tudi sicer je prav nenavadno (slika 2) . Nima ogrodja iz kovinskih cevi kot navadno kolo, njegovo teloje narejeno iz enega kosa iz ogljikovih vlaken. Tako pravimo materialu, ki ga dobijo iz organskih vlaken, v kitah položen ih v model, zalitih s smolo, na primer z epoksidno smolo, in žganih pri temperaturi okoli tisoč stopinj Celzija. Organska snov se razgradi v ogljik (ali v grafit pri žganju na okoli 2500 stopinjah) . Material je nenavadno trden , trd in lahek ter odporen na visoko temperaturo. Uporabljajo ga na primer tudi v vesoljskih in podvodnih raziskovanjih . Ročica , os sedeža in gon ilki so iz titana . Pri načrtovanju se niso ozirali na stroške in so uporabili najboljše , najtrdnejše in najlažje materiale , ki jih menda niti za rakete ne uporabljajo takšn ih. Prvo kolo s tako obliko so izdelali že leta 1982 , a tedaj so mednarodna pravila še predpisovala običajno ogrodje iz kovinskih cevi. Leta 1991 so ta predpis črtali in je kolo lahko prišlo na dirkali šča . Novo kolo se bolj enakomerno giblje kot kolo z običajnim ogrodjem, najbrž zaradi tega , ker je lažje in trše in zato manj niha . Njegova glavna posebnost pa je majhen zračn i upor. Pri dirki na 4000 metrov pri veliki hitrosti kolesar porabi domala vso moč , okoli 560 wattov , za premagovanje zračnega upora . Dirkač s kolesom mora odrivati zrak in poganjati vrtince. Pravila za zdaj ne dovoljujejo nastavkov, ki bi zmanjšali vrtince , in ležečega položaja dirkača, s katerim bi zmanjšali čelni presek. Doslej je k uporu prispevalo kolo okoli petino in dirkač sam s svojim telesom preostale štir i petine. Novo kolo ima samo polovico upora običajnega kolesa z okvirom . Kolesi nimata naper, zadnje ima gladko tanko platišče, kar močno zmanjša vrtince, sprednje pa ima tri široke izseke, da je lažje. Kolo brez naper so patentira li 77 Slika 2 . Novo kolo in spremembe, ki jih mislijo narediti pri kolesu za trg. Sliki sta vzeti iz članka D.Thisdella For sale: the world's fastest bicyde iz New Scientista , 12. septembra 1992. že leta 1978, uporabljati pa so ga zače l i šest let pozneje . Ročaj je mnogo ožji kot pri navad nem kolesu in dirkač sloni s komolci na oporah. Tak ročaj so na začetku osemdesetih let začeli uporabljati na kolesih triatlonci, ki plavajo, kolesarijo in tečejo, da so se manj utrud ili. Pri dirki na kratke proge pa je pomembneje, da dovoljujejo opore za komolce bolj skrčen položaj, podoben nizki preži pri smukaču. Podobno kot pri smukaču roki in podlahti delujeta kot rezili, ki odvajata zračni tok s prsi. Opustili so levi krak sprednjih vilic in desnega izdelali zelo ozkega. Tudi zadaj ni levega kraka vilic, ampak je os vpeta v telo samo na desni. Tako zrak na obeh straneh teče ob kolikor mogoče gladkih ploskvah . Pri kolesu z okvirom ga je precej zastajalo pred prsmi dirkača, pri novem kolesu pa zrak učinkoviteje odteka mimo prsi in na stran pri nogah in nad dirkačem. K temu prispeva tudi ozek in gladko oblikovan nosilec sedeža. Eden izmed naErtovalcev kolesa j e omalovabvalno pripomnil, da upwa ni mogote i e botj zmanjhti, ket sedi "na sedalu debela stvar". Sweda se dirkah ni mogoEe odpovdati. V tem poglcdu so pri Boardmanu ubrali najbaFj80 pot, Najprcj so v vetrovniku dolerlZili najugodncjJi poloraj njegovega telesa in so po njem oblikwali kolo. V Barctloni jt Boardman porabil za 4000 metrov 270 sekund in dwegel povpreho hitrost l4,8 mctra na rekundo ali 53,3 kilornctra na uro. Kcr je v zadnjcm letu izboljhl svoj osebni tukwd r a 9 sekund, ja tdko ugotoviti, koliko je prispevalo k rekordu nwo kolo in koliko on sam, f a primtrjavo povcjmo, da je Spanec Miguel lndurain na dirki po Franciji na zatttni etapi pri voznji na kronomtter ta 8000 metrov porabil 562 stkund in dwegtl pov- prerno hitrost 14,2 metra na sckundo ali 51.2 kilometra na YTO. Vw 3983 kilometre dolgo progo pa j e prevail s povpr&no hitrostjo 39,s kilometra na urn. Toda upogttvati je treba, da je pri csstni dirki ob voZnji v skupini upor manj8. Pri Lotusu navajqo za ceno novega kolesa preraEunano dva in Eetrt milijona tolarjev. Zdaj st ukvarjajo z mislijo, da bi podobno kolo zareti itdelovati za trg. Dodati narneravajo zavore in prestave, prilagodljiv sedd in mognost za izbiro rotajev. Z ogljikovimi vlakni nekoliko slabla vnte in b r a titana re nadejajo, da bod0 zmanjiali ceno na petino ali celo Je vd. Toda to bo i t vedno vsaj kakih desetkrat war od cane obitajnaga kolesa. Tako ne s cast ne z dirkalillr It precej k sa ne bodo irginila dobra stars kolesa z okvirom iz kovinrkih cevi.