American Journal of Physics: Попутный ветер на самом деле помогает мало

В велосипедном спорте подняться на Эверест означает ехать вверх и вниз по одной горе, пока высота подъёма не достигнет 8 848 метров — высоты Эвереста.

После того как был установлен новый рекорд по подъёму на Эверест, в соцсетях обсуждали, насколько сильный попутный ветер был у велосипедиста во время подъёма. Ветер достигал скорости 5,5 метра в секунду (20 километров в час или 12 миль в час).

Профессор физики из Университета Восточной Каролины Мартин Бир заинтересовался этой темой и решил изучить физику процесса. Он пришёл к выводу, что ветер оказался незначительным фактором.

С точки зрения физики, велоспорт проще понять, чем бег.

При беге движение ног ускоряется и замедляется, а центр тяжести бегуна перемещается вверх и вниз. В велоспорте используется «перекатывание», которое происходит плавнее и быстрее. Работа происходит против силы тяжести и трения.

Сопротивление воздуха возрастает с квадратом скорости. Если оно ограничивает вашу скорость, то для её удвоения потребуется в четыре раза больше сил, а для увеличения втрое — в девять раз больше. Но при езде в гору сопротивление воздуха не играет большой роли, так как скорость движения гораздо ниже.

Когда вы едете в гору, то чем больше мощности вы затрачиваете, тем быстрее двигаетесь. Поэтому в велосипедных гонках атаки происходят на подъёмах.

При одиночном восхождении на Эверест всё зависит от силы тяжести и сопротивления воздуха. Аэродинамическая тяга от другого гонщика здесь не поможет.

Работа Бира показывает, что попутный ветер немного помогает на подъёме, но основная работа — это борьба с гравитацией.

Спуск происходит быстро и длится гораздо меньше времени. Встречный ветер сильно влияет на спуск, а скорость может достигать около 80 км/ч.

Сопротивление воздуха растёт с квадратом скорости, поэтому встречный ветер замедляет движение. Усиление ветра на подъёме не даёт заметного эффекта.

Из работы Бира можно сделать вывод, что не стоит ждать идеального ветра для улучшения времени восхождения на Эверест. Нужно сбросить вес и увеличить физическую нагрузку — без этого не обойтись.

Результаты опубликованы в American Journal of Physics.

20.09.2024