Aerodinamika Dalam Sepeda

Aerodinamika adalah studi sistematik tentang gaya-gaya yang dikerjakan oleh udara atau gas-gas lain. Anda telah diperkenalkan dengan beberapa konsep dasar tentang aliran fluida viskos; esai ini akan mengembangkan gagasan-gagasan itu untuk menggambarkan beberapa aspek teknis penting tentang bersepeda. Salah satu yang menarik tentang bersepeda adalah interaksi aerodinamika, rasa ada “angin” bila kita bersepeda. Aspek lain yang memuaskan adalah mudahnya sebuah sepeda dibuat bergerak dan meluncur tanpa upaya untuk jarak-jarak yang jauh karena tingkatan gesekan mekanika yang rendah. Dua faktor ini saling berlawanan, dengan gesekan aerodinamika membatasi kelajuan yang diperoleh. Bila kita mulai bersepeda, kita memberikan gaya-gaya pada pedal yang menghasilkan gaya dalam arah maju yang menyebabkan percepatan. Gerakan ini dapat digambarkan dengan menggunakan kinematika dan . Jika gaya neto dapat ditentukan. Namun, hal ini menjadi persoalan yang rumit. Sejauh ini kita terutama memperhatikan gaya-gaya konstan atau yang berubah secara uniform, tetapi gaya-gaya yang diberikan dalam hal ini adalah lebih rumit.

Bila kita mulai bersepeda di dataran yang rata kita mengerjakan gaya yang relatif besar pada pedal mungkin bahkan berdiri di atasnya untuk memulai Sepeda maju dipercepat, yang digambarkan oleh hukum Newton kedua F = ma. Sepeda terus dipercepat jika kita kerjakan gaya pada pedal, tetapi akhirnya suatu tingkatan kenyamanan bersepeda secara psikologis tercapai; untuk kebanyakan 0rang ini mendekati satu putaran pedal per sekon. Jika titik ini tercapai, gaya pada pedal berkurang secara bertahap, sampai suatu kelajuan konstan tercapai Kelajuan akhir ini biasanya 4 sampai 7 m/s (9 sampai 16 mil/jam) untuk sepeda santai dengan sepuluh atau tiga tingkat kelaluan. Kelajuan konstan berarti bahwa pereepatan nol sehingga gaya neto adalah nol. Jadi, gaya pendorong diimbangi oleh gaya penghambat. Kedua gaya penghambat utama adalah gesekan mekanika dan gesekan aerodinamika pada sepeda dan pengendara: Gesekan mekanika mencakup gesekan dalam ban talan poros sepeda, rantai dan ban yang menggelinding. Ini biasanya berlaku untuk sekitar sepertiga atau kurang dari gaya penghambat. Gaya dominan muncul dari gesekan aerodinamika. Sebelum bab ini kita mempelajari tentang aliran fluida yang dibatasi dalam tabung atau pipa. 

Untuk sepeda, fluida viskos (udara) adalah tak berbatas. Udara ini mengenai seeara langsung pada pengendara dan sepeda, dan analisis terhadap gesekan aerodinamika membutuhkan pendekatan yang berbeda Gesekan aerodinamika terjadi karena dua alasan Satu adalah tekanan yang dihasilkan dari molekul molekul udara yang menumbuk suatu permukaan dan memantul, mengalami perubahan momentum dan mengerjakan gaya normal pada permukaan. Gaya jenis lain muncul dari gerakan meluncur molekul- molekul udara sepanjang permukaan. Ini dinarnakan gesekan udara; gesekan ini timbul karena molekul- molekul udara bertumbukan dengan permukaan yang kasar, dan juga karena mempunyai tarikan kimiawi yang lemah untuk permukaannya. Ini menyebabkan gaya gesekan dikerjakan sepanjang permukaan ketika udara berlalu dengan cepat