Čtvrtek, 23 května, 2024

Fyzika a vítězství o vlásek: Pro cyklisty je peklo, když si neoholí nohy

NovéTOP 10VědaVšechny článkyZajímavosti


Když jsem v roce 2016 poprvé odložil běžecké boty kvůli silničnímu závodnímu kolu, byl jsem konfrontován soupisem nevyslovených pravidel, která se ode mě očekávala, pokud jsem měl být brán vážně jako věřící v cyklistický svět, napsal Charles Digges pro server Nautilus.

Tato nařízení sestavili Velominati, anonymní cyklistická společnost, která je prezentuje jako svaté. Cyklistické kraťasy musí být vždy černé, ačkoli ponožky mohou mít jakoukoli barvu. Barva sedla však musí bez výjimky ladit s barvou pásky na řídítkách a pneumatik. To znamená, že i ty musí být vždy černé, protože pneumatiky se vyrábějí pouze v jedné barvě. A tak to bylo i s kávou před jízdou: pouze černá, nejlépe espresso. Cokoli ztupeného mlékem bylo čistě pro nezasvěcené.

Kdo jsem byl já, abych nesouhlasil? Byl to požadavek mé nové kultury. Koupil jsem si žiletku a oholil si nohy.

Byly tu i další. Nikdy a za žádných okolností nezvedejte kolo nad hlavu, je to pro stroj nedůstojné. Pokud se vám někdy poštěstí vylosovat si na závodě číslo 13, musíte ho mít připnuté na dresu obráceně. A když už mluvíme o smůle, o nehodách se nemluví, pokud nebyly spojeny s návštěvou pohotovosti. Vyrážka na silnici, odřené lokty, pohmožděné kyčle a další důkazy o nečekaném střetu s vozovkou k této disciplíně prostě patří.

Některá pravidla byla intuitivní, jako například dostavit se na tréninkové jízdy včas, protože začínají přesně tehdy, kdy mají a nikdy jsem nezažil, že by to tak nebylo. Jiná byla bizarnější, například nikdy nedávat kolo na střešní nosič auta, pokud kolo nemá větší cenu než auto a možná byste se divili, jak často se to stává.

Naštěstí mi tato pravidla poslal e-mailem můj první vážný jezdecký společník, několikanásobný státní šampion, který si dával černou kávu, jezdil ve Volkswagenu za 19 000 dolarů (cca 420.000.- Kč) a měsíce mě tahal po venkovských silnicích, dokud jsem nebyl dost silný na to, abych se mohl účastnit víkendových skupinových vyjížděk v našem městě.

Jasně mi řekl, že některá pravidla se dají vykládat i pohodlně. Ale existuje jedno, které není: Ohol si nohy.

Žádné výjimky neexistovaly. Dokonce i okázalý Peter Sagan, tehdy nejuznávanější cyklista na světě, byl kdysi pokárán staršími bratry tohoto sportu za to, že si dovolil přijít na závod „au naturel“.

Kdo jsem byl já, abych nesouhlasil? Byl to požadavek mé nové kultury. Koupil jsem si žiletku a od té doby si holím nohy.

Letní tradice Tour de France se opět snese na nás a několik set milionů vyznavačů tohoto sportu bude sledovat, rozebírat, polemizovat a radovat se z frenetického třítýdenního průvodu, který pohání jedny z nejhladších mužských nohou na světě.

Proč si ale účastníci Tour od jejího vzniku v roce 1903 holí nohy? Je to otázka hygieny? Obětina bohům velocipedu? Je to čistě otázka tlaku vrstevníků, vedená strachem z hněvu rozmařilých božstev na cyklistickém Olympu? Nebo je za tím něco přízemnějšího – nějaká užitečná záležitost, kterou pradědové cyklistiky tušili už dávno, ale nedokázali ji vyjádřit, když si poprvé přitáhli žiletku k holeni?

Jak se ukázalo, je to tak. Oholené nohy jsou mnohem, mnohem rychlejší. Jen to trvalo až do tohoto století, než se to prokázalo.

V roce 2012 přišel Marc Cote jako čerstvý absolvent Massachusettského technologického institutu s titulem strojního inženýra do Specializedu, dominantního výrobce špičkových kol se sídlem v Kalifornii. Cote měl hypotézu: rámy kol, kola, helmy, dresy, kraťasy a boty – to vše se spiklo a připravilo elitní cyklisty o cenné sekundy aerodynamického odporu.

Cote mi při nedávném rozhovoru vysvětlil, že aerodynamický odpor se skládá ze dvou sil – odporu tlaku vzduchu a přímého tření (známého také jako povrchové tření nebo tření kůže). Přímé tření je síla, která vzniká při setkání větru s povrchem jezdce a kola, ale při relativně nízkých rychlostech, kterými se cyklista pohybuje, je téměř zanedbatelná. Při konstrukci například letadla je však třeba toto tření brát v úvahu.

V obrazu těla

DOSTANETE ÚČES: Laurent Fignon prohrál Tour de France 1989 o osm sekund, což je nejtěsnější rozdíl v historii Tour de France. Experiment Marca Coteho, strojního inženýra a odborníka na cyklistiku, ukázal, že Fignon by vyhrál, kdyby si ostříhal svůj culík, který způsoboval odpor.


Na kole je hlavní příšerou odpor vzduchu. Cyklista a jeho stroj vytvářejí tupý („blaf“ v aero žargonu) tvar, který nutí vzduch, aby se kolem nich při pohybu vpřed odděloval. Čím silněji cyklista šlape, tím více je vzduch před ním stlačován, což znamená, že čím silněji tlačí dopředu, aby překonal tento odpor, tím silněji se vzduch tlačí zpět.

Jakmile se vzduch kolem jezdce neochotně rozestoupí, boj ještě nekončí. Jak se jezdec pohybuje vpřed a odstrkuje vzduch z cesty, vzduch za ním se stává méně hustým a vytváří nízkotlakou zónu neboli podtlak, který ho doslova vcucne dozadu. To je ohromná síla. Na rovné silnici je aerodynamický odpor zdaleka největší překážkou rychlosti cyklisty a představuje 70 až 90 % odporu, který při šlapání pociťuje.

Zmenšení plochy, na které cyklista čelí větru, je proto klíčové. Čím je konstrukce objektu proudnější, tím snáze se kolem něj vzduch uzavírá, čímž se přibližuje svatému grálu aerodynamického designu: laminárnímu proudění – tomuto vznešenému okamžiku, kdy se vzduch uzavírá kolem pohybujícího se objektu, aniž by zanechával turbulentní stopy.

Vzhledem k tomu, že s neforemným tvarem lidského těla se toho moc dělat nedá, i když je třeba poznamenat, že většina profesionálních cyklistů je vysoká a urostlá a neustále bojuje se svou váhou, je pro rychlost rozhodující konstrukce kola a vybavení, které má jezdec na sobě. Čím méně se toho ve větru třepotá, tím menší je plocha cyklisty a kola.

Tour de France je jednou z nejtěžších zkoušek vytrvalosti, kterou si lidstvo sadisticky vymyslelo.

Na tento problém dřívější titáni příliš nehleděli, když si přes hlavu přetahovali pytlovité vlněné dresy. Ve svazku Král sportu z roku 1968: V knize Cyklistické silniční závody, kterou její autor považoval za poslední slovo o tréninku, britský cyklista Peter Ward obhajoval pohodlí před stylem. Napsal, že je třeba se vyhnout oblečení, které je „jen trochu těsné nebo omezující“. Dodával, že cyklistické šortky by měly být podepřeny „šlemi“, což je britský výraz pro podvazky a měly by být „volné a pohodlné“.

O několik let později, v roce 1976, nizozemský profesionální cyklistický tým TI-Raleigh tuto radu ignoroval a zavedl lycru do hlavního proudu cyklistiky. Od té doby nebylo potřeba používat šle. V následujících desetiletích se střih cyklistického oblečení neustále posouval směrem ke kůži a upevňoval obraz silničních bojovníků ve spandexu v lidové představivosti. Cote však stále tušil, že je tu ještě pár vrásek, které je třeba vyžehlit.

V roce 2013 spolu s kolegou Chrisem Yuem z oddělení aerodynamického výzkumu a vývoje přiměli své šéfy ve firmě Specialized k obrovskému a finančně náročnému kroku – vybudování aerodynamického tunelu za několik milionů dolarů, který měl vysledovat a odstranit poslední drobné turbulence ve snaze o rychlejší jízdu. Výsledky byly – a stále jsou – transformační.

Výzkum v oblasti aerodynamiky cyklistiky – jak Cote říká „neviditelná věda“ – vedl k helmám, díky nimž hlava uživatele vypadá, jako by se srazila s létajícím talířem a ke kraťasům a dresům, které jsou tak těsné, že je třeba mít představivost, aby nebyly vidět jemnější křivky těla. Neohrabané boty z Wardovy éry se zbavily tkaniček a nahradily je promyšlenější a hladší zapínání, které nezpůsobuje, že kolem nich škytá vzduch. Dokonce i ponožky mohou být tkané ve speciálních konfiguracích, které snižují odpor vzduchu. A díky novým technikám lisování uhlíkových vláken – lehké DNA moderní výroby závodních kol – vznikly rámy, které by ještě v roce 2007, kdy Lance Armstrong a jeho tým U.S. Postal, ještě jezdili na něčem, co se rovnalo sbírce spojených válců a byly k nepoznání.

Nicméně všechny technologické výhody nemohou překonat nevyhnutelnou lidskou hmotnost jezdce, který tvoří asi 75 % aerodynamického odporu, který musí cyklista plus kolo překonat. A právě zde přichází Coteův nejpřekvapivější výzkum.

Začal s Jessem Thomasem, profesionálním triatlonistou sponzorovaným firmou Specialized, který se v roce 2014 zastavil v Coteově aerodynamickém tunelu, aby vyladil své vybavení před nadcházejícím závodem Ironman. On, Cote a Yu provedli různé experimenty – jeden porovnával kola, druhý pneumatiky, další helmy a kombinézy – a vybrali ty, které podle údajů z tunelu způsobovaly nejmenší odpor vzduchu. Závody Ironman zahrnují 112 km dlouhou jízdu na kole vklíněnou mezi 2,4 km plavání a maraton, takže každá sekunda, kterou by Thomas mohl ze svého vybavení vytěžit, by byla rozhodující.

Thomas se toho dne objevil podobně jako Peter Sagan v roce 2016 na závodě, kdy měl na lýtkách a stehnech plnou kštici, ačkoli ani on, ani Cote tomu až do dokončení testů nepřikládali velkou váhu.

Takže spíš jako vtípek než cokoli jiného si s Cotem řekli, že jednou provždy vyřeší odvěkou hádanku, kterou si kladli staří: Má holení nohou vůbec nějaký význam? Thomas si ostříhal své zbraně, aby to zjistil.

Při prvním výsledku Coteovi spadla čelist. Pokud byly údaje správné, mohl Thomas ušetřit 70 sekund za každých 40 kilometrů, což je standardní vzdálenost pro časovku, které ujel na kole. To byl obrovský časový zisk v oblasti sportů, kde o vítězství často rozhodují zlomky sekund a desetiny centimetrů na cílové čáře.

Proto Thomase vyzkoušeli znovu. A znovu. A čísla ukazovala stále totéž. Byl to heuréka moment.

V sekci Body Image

MONSIEUR, TEN KNÍR MUSÍ PRYČ: Lucien Petit-Breton, který vyhrál Tour de France v letech 1907 a 1908, vypadá na svou dobu, kdy mnoho jezdců nosilo pytlovité oblečení, docela elegantně. Kdyby se zbavil vousů, čímž by zmenšil plochu svého těla, byl by ještě rychlejší.

Během několika následujících týdnů Cote a Yu pozvali další své přátele cyklisty a triatlonisty, aby přišli a otestovali chlupatost, oholili se a znovu otestovali a cestou vytvořili takzvanou „stupnici Chewbacca“ – hodnocení od 1, což je noha s relativně malým množstvím přirozeného ochlupení, až po 10, což znamená úroveň ochlupení konkurující simíkovi Hanse Sola.

Úspora času se mírně lišila v závislosti na tom, kde se testované osoby na této stupnici nacházely, ale výsledky byly v každém případě výrazně rychlejší natolik, že se zdálo hloupé, aby se každý cyklista, který má zájem o výkon, zřekl holení. To byla samotná definice volné rychlosti.

Pozoruhodné na tom bylo toto, řekl Cote: Většina předchozích prací v oblasti aerodynamiky byla prováděna při mnohem vyšších rychlostech a výsledky těchto experimentů naznačovaly, že chlupaté nohy by mohly cyklistům prospívat, protože štětinaté vlasy působí podobně jako aerodynamické důlky na golfovém míčku.

Tyto charakteristické důlky vytvářejí tenkou, turbulentní mezní vrstvu vzduchu, která se drží na povrchu míčku. To umožňuje hladce proudícímu vzduchu, který prochází kolem ní, následovat povrch míče o něco dále kolem zadní strany míče, čímž se zmenšuje velikost následného proudění míče. Tím se zmenší turbulence za ním a zmenší se plocha této nízkotlaké zóny, která následuje a nasává cyklisty.

Golfový míček řízený hráčem PGA však může letět rychlostí až 168 mil za hodinu – tedy mnohem rychleji, než o co usilují i cyklisté z Tour. Při průměrných rychlostech mezi 20 a 40 mílemi za hodinu byla pro cyklisty větším faktorem plocha těla, která se setkávala s větrem – a plocha oholené nohy je až o 10 procent menší než u jejího chlupatého protějšku.

„Při těchto rychlostech je nejdůležitější zmenšení plochy, což nás překvapilo,“ řekl mi Cote. „Předchozí studie předpokládaly, že ochlupení bude bezvýznamné nebo bude fungovat jako ty jamky na golfovém míčku, ale při rychlosti jízdy na kole prostě zvětšuje povrch.“ Cote určil, že oholené nohy jsou druhou nejdůležitější aerodynamickou úpravou, kterou může cyklista udělat, první je, zda se jezdec rozhodne nosit koženou kombinézu, která díky dlouhým rukávům zakrývá i ochlupení na předloktích.

Coteovy výsledky nebyly nikdy zpracovány a publikovány ve vědeckém časopise, ale jeho a Yuova práce byla odborně posouzena nespočtem napodobitelů, naposledy letos v květnu Global Cycling Network, jedním z nejsledovanějších a nejuhlazenějších kanálů na YouTube věnovaných cyklistice. Od doby, kdy Cote nahrál svá původní videa, se GCN tomuto tématu věnoval nejméně pětkrát. A pokaždé výsledky ukázaly totéž: cyklisté s oholenýma nohama jsou rychlejší.

Le Grand Boucle neboli Velká smyčka, jak se Tour de France přezdívá, je nejvelkolepější z Grand Tour, která přitahuje televizní i osobní diváky na klikatých francouzských venkovských silnicích a horských serpentinách, kteří se vyrovnají i Super Bowlu. Podle všeho je to jedna z nejtěžších zkoušek vytrvalosti, kterou si lidstvo sadisticky vymyslelo.

Tour je také nejvelkolepějším představením cyklistické aerodynamiky v praxi. Tour de France jezdí 12 týmů a skládá se ze čtyř druhů etap – rovinatých, kopcovitých, horských a časovek, které se, což je matoucí, jezdí na různých druzích kol a vyžadují různé styly jízdy.

V prvních třech etapách jezdci nasedají na známější silniční kola s řídítky s berany a jedou společně v pelotonu, přičemž vítězství si připisuje ten, kdo první projede cílem. V časovkách, které jsou na Tour typické jen jednou nebo dvakrát, se každý ze 198 jezdců vydává na trať sám a závodí s časem.

A právě na časovkářských kolech má neviditelná věda nejviditelnější dopad. Jezdci, kteří často připomínají křídlo otočené na bok, nasedají na tato kola oblečeni do kombinéz, které obepínají trup a mají dlouhé rukávy a nízké prošívání. Pak se hrbí nad svými stroji s lokty opřenými o aerodynamická řídítka, ruce drží před sebou ve stylu kudlanky. Pak skloní hlavy, zakryté těmi absurdními přilbami snižujícími turbulence a vyrazí. Každé zrnko písku v přesýpacích hodinách je zásahem proti nim.

Všechny technologické výhody nemohou překonat nevyhnutelnou lidskou mohutnost jezdce.

Také silniční kola se vyvíjela spolu s hledáním aerodynamického efektu. Kulaté trubky se na zadní straně zploštily a jejich náběžné hrany se zostřily, takže prorážejí vzduch jako střela. Sedlové sloupky mají oválný nebo slzovitý tvar a řídítka jsou nahoře plochá a na zadní straně se zužují do hrany napodobující křídlo. A karbonová kola s hlubokými ráfky již dávno nahradila své hubené protějšky z hliníkové slitiny, které brání větru, a nabízejí další výhody.

Když cyklisté sedí na silničních kolech a závodí v pelotonu, využívají výhod aerodynamické úpravy staré jako cyklistika sama – driftování. Právě tato technika umožňuje cyklistům využívat turbulentní zóny nízkého tlaku, které zanechává cyklista jedoucí bezprostředně před nimi. Nízký tlak za vedoucím cyklistou pomáhá táhnout dopředu cyklistu jedoucího za ním, zatímco víry, které vznikají ve stopě vedoucího cyklisty, víří i kolem cyklisty jedoucího za ním a tlačí ho dopředu. Efekt objíždění je tak významný, že cyklisté jedoucí ve skupině mohou ušetřit až 40 % energie oproti cyklistům jedoucím samostatně. Každý, kdo se někdy podíval na hejno migrujících ptáků, viděl aerodynamický tah v akci.

V terénu je tato technika nejvíce patrná v takzvaných předjezdcích před závěrečnými sprinty v rovinatých etapách Tour. V těchto chaotických nájezdech je snadné spatřit dresy jednotlivých týmů, které při proplétání pelotonem vytvářejí jednobarevné linie.

Jde o to, že několik členů týmu se prokope vzduchem za svým určeným sprinterem, který sedí na jejich kolech, zatímco jezdci před ním zajišťují stopu plnou těchto užitečných vysavačů a vírů. Vedoucí jezdci se jeden po druhém vystřídají v čele a kopou tak hluboko, jak jen mohou, a zvyšují rychlost, než se vyčerpaní odlepí stranou. Nakonec se poslední vedoucí jezdec odpojí a vypustí sprintera závratnou rychlostí několik desítek metrů od cílové čáry. Každý z těchto vláčků však musí mít vysoce aerodynamický motor, aby měl sprinter vůbec nějakou naději.

Vývoj všech těchto technologií pro krájení vzduchu se odráží v průměrné rychlosti samotné Tour, která od počátků stoupá po spirále. Dvojnásobný vítěz Firmin Lambot z Belgie vykázal v roce 1919 nejnižší průměrnou rychlost na Tour, a to 24 km za hodinu. O sto čtyři roky později ji Dán Jonas Vingegaard při svém vítězství na Tour v roce 2022 téměř zdvojnásobil, když dosáhl průměrné rychlosti 42 km za hodinu – to vše při překonání výšky 122 000 metrů, což je více než čtyřnásobek výšky Mount Everestu.

Práce Coteho, který nyní pracuje ve virtuální cyklistické aplikaci Zwift a jeho napodobitelů poskytuje cenné údaje pro amatérské cyklisty, jako jsem já, kteří obvykle nemají tak hluboko do kapsy a nemají sponzorské smlouvy jako profesionální cyklistické týmy, ale přesto jsou posedlí aerodynamikou, zadlužují se, aby mohli financovat nová kola, závodí a jezdí na tréninkové jízdy. Cote mi řekl, že holicí strojek za 90 centů může být tou nejrozumnější investicí, kterou mohu udělat.

Ale v jistém smyslu Coteovy výsledky testů jen potvrzují něco, co většina seriózních cyklistů bude z pověrčivosti, pocitu úcty nebo úporného dodržování přikázání Velominati stejně dělat bez ohledu na to, co říká větrný tunel.

Chytání se těchto zdánlivě bezvýznamných výhod bylo něčím, čemu cyklističtí bohové minulosti velmi dobře rozuměli. V centru jejich logiky stála jednoduchá pravda: Cokoli si myslíte, že vás zrychlí, pravděpodobně zrychlí.

Fausto Coppi, italský cyklistický velikán, který dominoval Tour v letech po druhé světové válce, trval na tom, aby ho po každé etapě závodu nosili nahoru do hotelových pokojů, aby si uchoval sílu nohou.

Velký Francouz Roger Rivière, považovaný za favorita Tour 1960, dokud ve 14. etapě nepřejel v horách zábradlí a nezpůsobil si nehodu, při níž byl zmrzačen, byl známý tím, že si nafukoval pneumatiky heliem.

Jeho krajan, vynikající časovkář Jacques Anquetil, který na přelomu 50. a 60. let získal tři vítězství na Tour, si při stoupání sundával láhev s vodou z klece na rámu svého ocelového vozu Gitane a schovával ji do kapsy dresu. (Další Coteův poznatek: pokud si láhev s vodou strčíte do zadní kapsy dresu místo do košíku na rámu, ušetříte 38 sekund.)

A tak to jde dál, až po katastrofální dopingové skandály v éře Lance Armstronga, kdy Armstrong a většina jeho týmu a vlastně i většina pelotonu - dopovali krev lidským růstovým hormonem, aby zvýšili svou výkonnost.

Ale i v letech, kdy se sport očistil, zůstává hledání talismanu, nevýslovné výhody, která se projeví přesně v ten správný okamžik a umožní vám přejet cílovou pásku jako první. Německý jezdec Tony Martin, který vyhrál mnoho etap Tour, ale nikdy nezískal vytoužené celkové vítězství, si kvůli aklimatizaci dýchacího systému na vysokohorské etapy nechal celý svůj dům přestavět na výškovou komoru.

Proti takové taktice je holení nohou to nejmenší, co můžete udělat.

Protože v ústní historii cyklistiky, kterou mi předali jezdci, kteří mě naučili, jak se pije káva, jsou příběhy o prohře o vlásek téměř příliš bolestivé na to, aby se o nich vyprávělo – jako například když americký cyklista Greg LeMond porazil v závěrečné etapě Tour 1989 v časovce pařížského siláka Laurenta Fignona, čímž LeMond získal celkové vítězství o pouhých osm sekund – nejtěsnějším rozdílem v historii Tour de France.

Bylo to v době, kdy ještě nebylo povinné nosit na Tour přilby a Fignonovým největším nepřítelem toho dne nebyl LeMond. Byl to jeho typický blonďatý culík.

Cote a Yu ho vyzkoušeli. Vzali cyklistu Fignonovy postavy, posadili ho i s kolem do tunelu, ohnuli ho do Fignonovy zastrčené časovkářské pozice a doplnili parukou, která odpovídala Fignonovým splývavým vlasům svázaným dozadu.

Zapnuli vítr. Pak ho zastavili, ustřihli culík a znovu to vyzkoušeli. Výsledek?

„Fignon se měl nechat ostříhat,“ řekl Cote. Podle údajů by Fignon porazil LeMonda o čtyři sekundy, kdyby se jeho culík netřepotal ve větru a nezpůsoboval kritický aerodynamický odpor.

„Člověk nikdy nepřestane truchlit nad takovou událostí,“ napsal Fignon hořce ve své autobiografii z roku 2010. Od té doby, co jsem ten příběh slyšel, jsem si také začal holit hlavu.


Charles Digges je novinář a výzkumník v oblasti životního prostředí, který edituje stránky Bellona.org, webové stránky norské ekologické skupiny Bellona. Je také amatérským cyklistou a vlastní příliš mnoho aerodynamických kol.