Derfor er friktion afgørende i enkeltstart
… og en mulig forklaring på storfavorits dobbeltstyrt i København. Læs her, hvordan friktion mellem cykeldæk og asfalt påvirker præstationen.
friktion_tour_de_France_lol_enkeltstart_bissegger_styrt_dæk_racer_cykelløb_touren_grand_depart_danmark

Hvorfor styrtede storfavoritten Stefan Bissegger hele to gange under enkeltstarten i København? Forklaringen kan ligge i friktion, som spiller en særlig stor rolle i enkeltstarterne, fortæller to forskere. Billedet viser Bisseggers holdkammerater i hold-enkelstarten i Tour de France 2019. (Foto: Shutterstock)

Hvorfor styrtede storfavoritten Stefan Bissegger hele to gange under enkeltstarten i København? Forklaringen kan ligge i friktion, som spiller en særlig stor rolle i enkeltstarterne, fortæller to forskere. Billedet viser Bisseggers holdkammerater i hold-enkelstarten i Tour de France 2019. (Foto: Shutterstock)

Enkeltstarten er cykelsportens Formel 1. Her er det de helt små marginaler, der afgør forskellen på ‘pokal eller hospital’.  

Ligesom i Formel 1 spiller teknologien også en afgørende rolle i cykelsporten, og selv helt små teknologiske påfund bliver konstant afprøvet i jagten på den hurtigste tid. 

Særligt forsøg på aerodynamiske forbedringer har været under luppen – i år så vi for eksempel rytterne fra Quick-Step Alpha Vinyl cykle med hjelmhuer, som var det en kold vintermorgen. 

Aerodynamik er dog langt fra det eneste parameter, hvor holdene konstant søger forbedringer. Cykeldæk, og den kontaktmodstand de har til asfalten, spiller også en vigtig rolle. 

Netop denne kontaktmodstand – og konsekvensen heraf – zoomer vi ind på i denne artikel. 

Forskerzonen dækker Tour de France


For første gang nogensinde begynder verdens hårdeste cykelløb i Danmark!

Før, under og efter du har hujet og jublet af det forbikørende felt, eller mens billederne glider over din skærm hjemme i stuen, kan du klikke ind på Forskerzonen, hvor forskerne fortæller og gør os klogere på forskellige dele af Tour de France

Hvor mange kalorier forbrænder rytterne?

Hvor hårdt og hvor hurtigt træder de?

Hvor meget koster Tour-starten i Danmark?

Det er blot nogle af de spørgsmål, forskere svarer på i de kommende uger. 

Havde Bissegger valgt de forkerte dæk?

Lad os starte med at se tilbage på første etape af årets Tour de France, som for første gang nogensinde blev kørt på dansk grund. 

Her startede Touren med en enkeltstart, der blev kørt i silende regnvejr på de københavnske veje – og som (både frygtet og forventet) resulterede det i adskillige udskridninger og sågar styrt.

Heldigvis udgik ingen af feltets ryttere. 

Én af de helt store tempofænomener og storfavoritter til etapesejren, Stefan Bissegger, styrtede to gange på etapen og led et stort tidstab til konkurrenterne. 

Stefan Bissegger er kendt for at køre aggressivt og med høj risiko på enkeltstarten. Men han skulle efter sigende også have kørt på nyudviklede prototypedæk med særdeles lav rullemodstand.

Vi ved naturligvis ikke, om han faktisk kørte på den type dæk, men hvis han gjorde, var det måske for stort et sats på den regnvåde dag?

Lav rullemodstand effektiviserer nemlig nyttevirkningen af cykelrytterens tråd – altså, desto mindre rullemodstand, desto længere kommer du, når du træder i pedalerne.   

Men hvad er rullemodstand? Og hvilken betydning har dækkets høje, eller lave, rullemodstand på dækkets præstationsevner? Det vil vi forklare i de kommende afsnit.

Hvad er rullemodstand?

‘Rullemodstand’ er helt konkret dækkets modstand imod at rulle hen over en overflade. 

Enhver, der har kørt på en cykel med flade dæk, ved, hvor meget hårdere det er at få cyklen op i fart, end hvis dækkene er hårdt pumpet. 

Rullemodstanden hænger altså unægteligt sammen med dækkets friktionsegenskaber, og hvor godt et ‘greb’ det har i asfalten. Grebet sikrer, at du har mulighed for at styre, accelerere og bremse. 

Her er lufttrykket inde i dækket naturligvis vigtigt. Men dækproducenter kan også ændre på dækkets rullemodstand ved at blande forskellige tilsætningsstoffer (og forskellige mængder af tilsætningsstoffer) i gummiblandingen. 

Det kan eksempelvis være partikler som ‘carbon black’ og ‘silica’, som er kendt for at gøre dækket mere slidstærkt, UV-bestandigt – samt for enkeltstarten helt centralt:

At det kan øge eller reducere rullemodstanden, afhængig af mængden og valget af tilsætningsstoffer. 

Hårdere dæk kan give mindre friktion

Det rygtedes som tidligere nævnt, at Stefen Bissegger, som var uheldig i København, kørte på særlige dæk med ‘grafen’ tilsat. 

Grafen er et særdeles hårdt materiale, som altså må formodes at give cykeldækket forøget hårdhed og derigennem mindre rullemodstand. 

Den øgede hårdhed gør, at gummiet i mindre grad ‘pakker sig’ ned i de mange små huller, der er i asfaltens overflade. Hvordan det ser ud, kan du se i figuren herunder. 

Netop evnen til at ‘pakke sig’ ned i asfaltens ruheder er direkte relateret til dækkets evne til at optage eller dæmpe energi – gennem friktion.

friktion_tour_de_France_lol_enkeltstart_bissegger_styrt_dæk_racer_cykelløb_touren_grand_depart_danmark

Zoom-in på kontaktområde mellem dæk og asfalt. (Illustration: Lasse Jakobsen)

Den lavere rullemodstand opnås altså på bekostning af en lavere friktion.

Et dæk med grafen i må derfor formodes at være særligt glat i det våde føre, som rytterne blev sendt ud på i København. 

Dækket vibrerer hen over asfalten 

Når dækket ruller hen over asfalten, sker dette aldrig i en perfekt rulning. Der vil hele tiden være en lille relativ bevægelse (dynamisk friktion) mellem dæk og asfalt, der får dækket til at vibrere. 

Hvis dækket bliver belastet med en bestemt frekvens (belastningsfrekvens), for eksempel når dækket drejer eller glider over asfalten, vil dækket være stift.

Dermed vil det ikke have lige så gode muligheder for at ’pakke’ sig ned i asfaltens ru overflade. 

Hvad er friktion


Friktion kan i dette tilfælde beskrives som modstandskraften for relativ bevægelse imellem to overflader og kan opdeles i statisk og dynamisk friktion.

Den statiske friktion er den kraft, der skal ’overvindes’ for at de to overflader bevæger sig i forhold til hinanden.

I modsætning hertil er den dynamiske friktion den modstandskraft, der er nødvendig for at opretholde den relative bevægelse. 

Den svære kunst at konstruere det perfekte dæk 

Konstruktionen og valget af et cykeldæk er derfor vanskeligt, da flere parametre spiller ind på dækkets evne til at optage eller dæmpe energi - blandt andet temperatur, belastning og belastningsfrekvens. 

Der er altså flere forskellige ting, der har indvirkning på rullemodstanden og friktionsegenskaberne.

Det er derfor en kunst at balancere dækkets slidstyrke, rullemodstand (herigennem energiforbrug) og greb i vejen. 

Overordnet er der to primære faktorer, der har indvirkning på dækkets friktionsegenskaber nemlig ‘klæbeevnen’ og ‘dæmpningsevne’. 

Klæbeevnen er et udtryk for, hvor meget dækket klistrer til overfladen. Dæmpningsevnen er et udtryk for, hvor godt dækket ‘pakker sig’ ned i asfaltens ru overflade. 

Klæbeevnen er specielt relevant på tør asfalt med lav ruhed, hvorimod dæmpningsevnen er vigtig på våd og ru asfalt. 

Mange har måske set, at Formel 1-bilernes dæk er pakket ind i dækvarmere for at holde dækket varmt. Det gør dækket mere ‘flydende’, og derved klistrer det både mere og har bedre mulighed for at ’pakke’ sig ned i asfaltens ru overflade. 

Hvad man måske ikke tænker over er, at belastningsfrekvensen har betydning for, hvor godt dækket kan ’pakke’ sig ned i asfalten. 

Flyvende som Mads Pedersen?

Når Mads Pedersen eksempelvis banker sin enkeltstartscykel afsted med 65 kilometer i timen, så ruller dækket hen over asfalten og vibrerer ved en bestemt frekvens, der gør, at dækket pakker sig mere eller mindre ned i asfalten.

Ved lige præcis den frekvens, hvor dækkets dæmpning er højest, ‘pakker’ dækket sig mest ned i asfalten og giver her højere friktion – og dermed mere rullemodstand.

Det har vi illustreret med figuren herunder, hvor to dæk har cirka samme dæmpningsevne, men forskellig belastningsfrekvens. Som det ses, ændrer dæmpningsevnen sig (toppene på graferne), hvis belastningsfrekvens stiger eller falder.

friktion_tour_de_France_lol_enkeltstart_bissegger_styrt_dæk_racer_cykelløb_touren_grand_depart_danmark

To dæk med forskellige dæmpningsevner ved forskellige belastningsfrekvenser. (Illustration: Lasse Jakobsen)

I praksis vil det have betydning for, hvor meget friktionsmodstand der er i dækket ved en given hastighed.

Det er en fordel, hvis man søger høj friktion – altså ønsker gode styreegenskaber og bremseevner på glatte overflader.

Hvis man derimod ønsker at flyve hen over asfalten med mindst mulig modstand, kan det være en god idé at bruge dæk, der ikke dæmper særlig meget ved den givne hastighed, man kører med. 

Fakta
Om Forskerzonen

Denne artikel er en del af Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler deres forskning, viden og holdninger til et bredt publikum – med hjælp fra redaktionen.

Forskerzonen bliver udgivet takket være støtte fra vores partnere: Lundbeckfonden, Aalborg Universitet, Roskilde Universitet og Syddansk Universitet.

Forskerzonens redaktion prioriterer indholdet og styrer de redaktionelle processer, uafhængigt af partnerne. Læs mere om Forskerzonens mål, visioner og retningslinjer her.

Lige så hemmeligt som Fort Knox

Hvordan dækproducenterne sammensætter gummiet i dækkene til at balancere lav rullemodstand men samtidig tilstrækkelig friktion til at manøvrere cyklen ved en bestemt temperatur og asfalttype, er lige så meget en hemmelighed som Fort Knox militærbase eller Coca Colas originale opskrift.

23. juli er der igen enkeltstart på tour-programmet. Denne gang under særdeles varmere himmelstrøg, end vi oplevede 1. juli i København.

Sandsynligheden for regnvåde veje er også væsentligt mindre på kanterne omkring Lacapelle-Marival.

Så mon ikke at vi kommer til at se dækvalg med meget hårde gummiblandinger til denne etape? Det vil i hvert fald være vores gæt.

Alle må bruge og viderebringe Forskerzonens artikler

På Forskerzonen skriver forskere selv om deres forskning. Vi mener, det er vigtigt, at alle får mulighed for at læse om forskning fra forskerens egen hånd.

Alle må derfor bruge, kopiere og viderebringe Forskerzonens artikler udfra følgende enkle krav:

  • Det skal krediteres: 'Artiklen er oprindelig bragt på Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler'. Hvis artiklen bringes på web, skal der linkes til artiklen på Forskerzonen.
  • Artiklen må ikke redigeres og skal bringes i fuld længde (medmindre andet aftales med forskeren).
  • Du skal give forskeren besked om, at du genpublicerer.
  • Artikler, som er oversat fra The Conversation, skal have indsat en HTML-kode til indsamling af statistik i bunden. HTML-koden finder du i den originale artikel på The Conversations hjemmeside ved at klikke på knappen "Republish this article" ude til højre, derefter klikke på 'Advanced' og kopiere koden. Du finder linket til artiklen på The Conversation i bunden af Forskerzonens oversatte artikel. 

Det er ikke et krav, men vi sætter pris på, at du giver os besked, hvis du publicerer vores indhold (undtaget indhold fra The Conversation). Skriv til redaktør Anders Høeg Lammers på ahl@videnskab.dk.

Læs mere om Forskerzonen i Forskerzonens redaktionelle retningslinjer.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om det bizarre havdyr her.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med over en halv million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk