A ciência dos paralelepípedos

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A ciência dos paralelepípedos
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Vídeo: A ciência dos paralelepípedos

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Vídeo: GEOMETRIA ESPACIAL #volume #paralelepipedo 2024, Abril
Anonim

À medida que os profissionais se preparam para Paris-Roubaix, analisamos como os cientistas estão trabalhando para facilitar o passeio pelas pedras

A Paris-Roubaix deste ano possui mais de 50 km de paralelepípedos, e é precisamente por isso que esta corrida clássica no norte da França é descrita como "O Inferno do Norte". Para fabricantes e equipes é um dos destaques do calendário.

É também uma plataforma para mostrar novas tecnologias projetadas para ajudar as bicicletas a rolar suavemente sobre o pavimento.

É por isso que a Pinarello criou um sistema de suspensão na parte superior dos assentos em seu K8-S e por que a Specialized introduziu sua suspensão 'FutureShock' entre o tubo da cabeça e a haste em seu mais recente Roubaix.

Mas existe alguma evidência científica para sugerir se essas e outras inovações semelhantes têm mérito real e, em caso afirmativo, o que é mais importante: amortecimento na frente ou na traseira da moto?

Monitoramento de vibrações

‘Carregamos nossas motos com sensores ao receber uma corrida como Roubaix para adicionar dados empíricos ao feedback que recebemos dos pilotos ', diz Carsten Jeppesen, chefe de operações técnicas da Team Sky.

'É por isso que muitos pilotos escolhem a suspensão traseira e também porque, por exemplo, eles não optariam pela suspensão dianteira, que alguns tentaram, mas acharam muito estranho.'

Jeppesen também observa que os pilotos escolhem uma distância entre eixos mais longa, o que explica o pensamento por trás do Pinarello K8-S, com sua traseira elástica e distância entre eixos mais longa que a F10.

Mas não é muito científico. Estamos atrás de evidências independentes e verificáveis e, surpreendentemente, para um esporte em que os dados são reis, existe apenas um estudo independente examinando as vibrações que emanam dos paralelepípedos de Roubaix.

O cientista e ciclista Sebastien Duc participou do Paris-Roubaix Challenge 2015, um evento amador que acontece um dia antes da corrida profissional. O Duc de 1,80 m e 68 kg teve como objetivo medir não apenas a escala de vibrações criadas pelos paralelepípedos, mas também onde na bicicleta e no corpo eles estão no pico.

‘Carreguei meu Specialized Roubaix Expert com dois acelerômetros triaxiais – no avanço e no espigão – e ajustei a pressão do pneu em 5 bar [cerca de 73psi], ' diz Duc. ‘Então medi o RMS, VDV e o nível de vibração…’

OK, pare por aí – explicação necessária. Neste mundo oscilante, o RMS (Root Mean Square, medido em m/s2) é essencialmente o valor vibracional médio, neste caso de um passeio nas pedras, enquanto o VDV (Vibration Dose Valor, m/s1.75) representa o valor cumulativo. O nível de vibração é oscilações por segundo, ou hertz (Hz).

Coletando todos os dados após o evento, Duc descobriu que durante sua corrida de 139 km de comprimento e 15 trechos de paralelepípedos sua velocidade variou de 19,1 a 27,8 kmh; sua frequência cardíaca flutuou entre 122-155bpm; sua cadência estava entre 79-87rpm; e potência de saída variou de 167-235W.

‘De acordo com os valores RMS e VDV, a exposição à vibração é mais intensa nas mãos do que no banco do ciclista, independentemente da velocidade ou dificuldade das pedras’, revela Duc.

Para referência, a ASO categoriza os paralelepípedos por dificuldade de duas estrelas (relativamente fácil) a cinco estrelas (de quebrar os ossos), e este ano introduziu um código de cores para facilitar a identificação dos telespectadores.

'Nas seções de quatro estrelas, o RMS equivaleu a 35m/s2 na haste comparado a 28m/s2 na no canote.” No local de trabalho – digamos, arar um campo em um trator – qualquer coisa acima de 10m/s2 é considerada perigosa.

Então é isso. O Jeppesen da Sky está errado e os fabricantes devem concentrar seus esforços na frente da moto e não na traseira. Claro, não é tão simples assim.

‘A frequência dos níveis de vibração era realmente maior no canote do selim,’ diz Duc. 'Ao longo dos trechos de três estrelas de paralelepípedos, 30Hz no espigão em comparação com cerca de 20Hz na haste.'

Em resumo, as vibrações na traseira foram menos intensas, porém mais frequentes.

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Esparse de estudos

Até agora, tão inconclusivo. Precisávamos de mais dados, mas o Ciclista precisava ser criativo. Cue pesquisa por Paul MacDermid da Universidade de Massey, Nova Zelândia, que comparou o impacto da vibração do ciclismo de estrada ao ciclismo off-road.

Sua pesquisa não foi em paralelepípedos, mas MacDermid diz que pode fazer uma boa estimativa dos resultados com base em seus próprios dados.

Pegue o valor RMS. Nos testes de MacDermid, os acelerômetros do braço esquerdo mediram 18m/s2 e 27m/s2 para estrada e off-road; no canote era 12m/s2 e 18m/s2.

MacDermid diz que os paralelepípedos gerariam proporções de vibração semelhantes e que os sujeitos teriam que gerar cerca de 30% mais energia para manter a mesma velocidade, o que é significativo, pois a energia está relacionada à vibração.

'Isso é baseado nos dados do Training Peaks da vitória de Mat Hayman em 2016, quando na Floresta de Arenberg sua potência média subiu 44% e sua frequência cardíaca 20% [em comparação com o início da corrida], ' diz MacDermid.

Claro, o aumento do esforço de Hayman não pode ser inteiramente atribuído às vibrações extras estimuladas por aqueles paralelepípedos – é seguro assumir que Hayman também bateu o martelo em uma seção notória por fazer ou quebrar a corrida.

Mas se aplicarmos amplamente esse aumento de 30% aos paralelepípedos e ao aumento das vibrações, estamos olhando para valores RMS acima de 30m/s2 através do guidão e acima de 20m /s2 através da sela.

Então, novamente, na frente é a área que requer maior foco de amortecimento. “Você certamente poderia argumentar isso, porque impulsionar a bicicleta sobre os solavancos provocará mais movimento na parte superior do corpo”, diz MacDermid.

‘Isso é apoiado por outros dados que temos, que mostram em trechos de subidas a velocidades de cerca de 16,5 kmh, as vibrações eram tipicamente maiores nas barras e braços do que no canote.'

Seus números se alteram, no entanto, quando a estrada se inclina para baixo: ‘Realizamos outro estudo analisando os efeitos na bicicleta ao descer degraus de 13 cm.

'Os resultados mostraram que o espigão de selim e o tornozelo foram os que mais sofreram com o guidão em terceiro lugar.'

Construído para os paralelepípedos

Não é conclusivo se a suspensão seria melhor empregada na frente ou na traseira da moto, mas pode ser que nenhuma delas tenha tanta influência quanto os próprios pilotos.

'Um estudo na França mostrou que quanto mais pesado o ciclista, menor o valor da dose de vibração, ' diz MacDermid.

Essencialmente os caras com mais de 80kg naturalmente amortecem as vibrações mais do que os caras de 60kg.

E outro estudo francês mostrou que a postura do ciclista também tem uma influência significativa no VDV, em particular a posição dos antebraços e ângulos do pulso, e que a geometria otimizada da bicicleta pode reduzir esse número em até 50%.

Há também a questão do estilo de pilotagem, diz Jeppesen: 'Como exemplo, se você olhar para Fabian Cancellara, que é suave em sua bicicleta, ele provavelmente sentiria menos vibrações do que alguém como Ian Stannard, que é mais sobre força bruta e pisa nos pedais.'

Então aí está. Quando os pilotos profissionais atingirem o Arenberg no Paris-Roubaix deste ano, alguns deles apreciarão o amortecimento extra no guidão, enquanto outros ficarão felizes com a suspensão na traseira (e todos optarão por pneus mais largos e macios do que o normal).

Mas o vencedor provavelmente será aquele que simplesmente souber andar melhor nas pedras. Afinal, o vencedor do ano passado, Mat Hayman, estava em uma Scott Foil – uma moto aerodinâmica que faz poucas concessões ao conforto.

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