Får vi stærk sidevind, når Touren kører over Storebæltsbroen på lørdag?

Det er vi mange cykelfans, der håber på. Sidevind skaber nemlig spændende cykelløb.

En ellers halvkedelig, flad etape kan pludselig blive højdramatisk, hvis der er masser af sidevind og hold, der forstår at udnytte den. Det ville ikke være første gang i Tourens historie, at sidevind har skabt kaos i feltet.

Lørdag d. 2. juli køres anden etape fra Roskilde til Nyborg. I de sidste 20 kilometer krydser rytterne Storebæltsbroen (se etapebeskrivelsen hér).

Hvis vinden kommer fra nord eller syd, er der gode chancer for sidevindskørsel på selve broen, men også hvis vinden kommer fra vest, er der gode chancer for sidevindskørsel på vestkysten af Sjælland.

Alle ved, at man kan spare masser af energi ved at ligge på hjul af hinanden (se eksempelvis hér og hér).

Men hvorfor er sidevindskørsel så hård, og hvorfor bliver feltet splittet så hurtigt, når man ikke lige kan komme med i viften?

Det har en gruppe forskere fra Lyon prøvet at finde ud af ved hjælp af vindtunnel-eksperimenter.

Vindens vinkel og styrke er afgørende

Først skal vi have styr på, hvordan en cyklist oplever vinden.

Når en cyklist cykler med 40 kilometer i timen (svarende til 11 meter i sekundet) i vindstille forhold, oplever en cyklist en luftstrøm omkring sig med lige netop de 40 kilometer i timen.

Hvis nu den samme cyklist cykler lige mod en stiv kuling på 40 kilometer i timen, men bevarer sin egen hastighed på 40 kilometer i timen, oplever cyklisten faktisk en luftstrøm omkring sig på 80 kilometer i timen.

Det bliver lidt anderledes, når vinden kommer fra siden.

På Figur 1 herunder har vi en kørselshastighed og sidevind. Sidevind har en størrelse (længden af pilen) og en retning.

Den røde pil viser den resulterende vind-vektor, som er vektorsummen af kørselhastighed og vinden. Vinklen mellem kørselsretningen og den resulterende vind-vektor kaldes yaw-vinkel. (Illustration: Ditte Holst Svane-Knudsen)

I det her eksempel er retningen lige fra siden. Vinden, som cyklisten oplever, er vektorsummen af de to sorte vektorer, altså hastigheden i bevægelsesretningen og sidevinden. Vektorsummen er den røde pil.

Den resulterende vind-vektor (vektorsummen) har en vinkel i forhold til kørselsretningen, som på engelsk kaldes ’yaw angle’. Størrelsen af den resulterende vind-vektor og yaw-vinklen er afhængig af kørselshastighed, vindstyrken og retning af vind.

På figur 2 ser vi den situation, som forskerne fra Lyon har analyseret i en vindtunnel. Her ser vi på en gruppe på fire ryttere.

De første tre ligger i en vifte, mens rytter 4 ligger lige bag rytter 3.

Forskerne har målt den relative vindmodstand for rytter 3 og 4 for forskellige yaw-vinkler.

Det vil sige, at de har varieret forholdet mellem kørselshastighed, vindstyrke og vindretning for at se i hvilke sidevindsforhold, det er bedst at være med i viften – og dermed også værst at være udenfor. 

Figuren viser den situation, som blev analyseret af en gruppe forskere fra Lyon med fire ryttere i vindtunnelen. Rytter 1, 2 og 3 ligger på vifte mens rytter 4 ligge lige bag rytter 3. De har så målt den relative vindmodstand for rytter 3 og 4 for forskellige yaw-vinkler. (Billede: Kraemer et al (2021))

Resultatet kan ses i figur 3. Rytter 3 er den blå linje, og rytter 4 er den røde.

Y-aksen repræsenterer den luftmodstand, som rytteren oplever i forhold til, hvis han skulle køre alene. Desto lavere den er, desto lettere er det altså for rytteren.

X-aksen repræsenterer yaw-vinklen af den resulterende vind-vektor. Det vil altså sige, at man kan se, hvordan luftmodstanden ændrer sig for de to ryttere, når yaw-vinklen ændres.

Og forskellene i luftmodstand hos de to ryttere er endog meget store!

Figuren viser forskellen i luftmodstand for rytter 3 og 4 ved forskellige yaw-vinkler. Når yaw-vinklen bliver større end 30 grader, begynder det at blive rigtig hårdt, hvis man misser viften. (Figur: Kraemer et al. (2021))

Desto mere yaw-vinkel, desto vigtigere er det at være en del af viften

Man kan se, at vindmodstanden for rytter 3 bliver mindre, når yaw-vinklen bliver større.

Med andre ord kommer rytter 3 til at ligge mere i læ af rytter 1 og 2, når vinden kommer mere og mere fra højre side.

Lad os så kigge på rytter 4. Når den oplevede vind kommer næsten forfra (en yaw-vinkel mellem 0 og 20 grader), sidder han fint i læ af rytter 3 og oplever en lav vindmodstand.

Det sker dog en voldsom stigning af vindmodstand for rytter 4, når yaw-vinklen overstiger 30 grader.

Ved en yaw-vinkel på 40 grader oplever rytter 3 kun cirka 30 procent af luftmodstanden, mens rytter 4 oplever 80 procent.

Det betyder, at rytter 4, som ikke kan komme med på viften, skal arbejde virkelig hårdt for at følge med.

En vifte består selvsagt ikke altid af tre ryttere, men kan variere alt efter, hvor bred vejen er, og hvor meget plads der gives af de andre ryttere.

Rytter 4 repræsenterer altså bare den sidste rytter – ham der ikke er plads til i viften. Hvis han ikke kan klare den ekstra luftmodstand, så splittes feltet.

Og hvis det sker, får vi et forrygende cykelløb. 

Læs meget mere om videnskaben bag cykelløbet i vores store Tour de France-tema. Der kommer nye artikler fra forskerne i løbet af juli.