Derfor er friktion afgørende i enkeltstart

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.

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.

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.

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.

\ Læs mere

Analyse: Hvordan kan Tour de France blive endnu mere spændende?

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.

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.

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.

\ Læs mere

Vil du cykle lige så hurtigt som Tour-rytterne? Her er 4 gode råd fra videnskaben

\ Læs mere

Derfor er skiløb Vinter-OL's ultimative kontaktsport