Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами

На первый взгляд борьба с трением должна быть самой легкой задачей: вам всего лишь нужно как следует смазывать втулки, передачи и цепь. Но те потери, которые связаны с работой подшипников, шестеренок и т. п., – самые легкие заботы. Гораздо большие потери от трения происходят, когда вы тормозите и растрачиваете впустую весь импульс, который приобрели. При этом вы безвозвратно переводите его в тепло. Опытные велосипедисты стараются избежать этой проблемы, минимизируя необходимость торможения. Обычно вы заранее можете предвидеть, когда нужно будет остановиться (например, на светофоре), и заблаговременно снижаете усилия, прилагаемые к педалям. Тормоза-то вы используете реже, но это не спасает вас от потери кинетической энергии при остановке. Здесь вы ничего не можете поделать. Гибридные автомашины и электропоезда используют так называемое регенеративное (рекуперативное) торможение: энергия торможения преобразуется в электрическую и накапливается в специальных аккумуляторах для повторного использования. Как мы увидим в следующей главе, эта техника очень эффективна для больших и тяжелых транспортных средств, перемещающихся с высокой скоростью (там доля регенерируемой энергии велика). Но она не очень хорошо работает в случае легких транспортных средств, двигающихся на относительно малых скоростях с небольшой энергией (велосипедов в том числе).

«Приглаживаем» наш путь

Наверняка вам доводилось видеть велосипедистов-любителей, которые путешествуют, затянутые в тонкие трико из лайкры и в каплевидных шлемах на голове. Эти люди стараются снизить те 80 % расхода энергии, которая теряется на преодоление сопротивления воздуха. Обращали внимание, как они выстраиваются в линию друг за другом? Если вы попадаете в разреженный воздух за следующим перед вами гонщиком, то можете сэкономить от четверти до трети усилий, которые вы затрачиваете, когда едете в одиночку[47]. И это только начало. Профессиональные гоночные велосипеды имеют различные приспособления для улучшения аэродинамики. Это и специальный руль, на который вы можете опираться локтями, снижая сопротивление воздуха; и спицы в виде пластин, которые служат той же цели. Группирование спортсмена в форме «черепахи» позволяет ему нестись вперед со скоростью зайца, а обтягивающая одежда предназначена для того, чтобы двигаться быстрее. Хотя для среднего велосипедиста, наслаждающегося поездками по воскресеньям, все это куда менее важно, чем для среднего олимпийца.

А как вы смотрите на бритье ног для того, чтобы мчаться на велосипеде быстрее? Я внимательно просматривал научно-технические журналы в поисках доказательств того, что бритье ног может улучшить результаты велосипедиста, но не нашел их. Неудивительно. Как провести такие исследования? Вряд ли вы можете выступить на соревнованиях, побрить ноги и выступить снова. Не можете вы побрить и одну ногу, чтобы сравнить с другой. Чтобы установить истину, нужно организовать хитрый эксперимент в продувочном тоннеле. Можно в нем установить манекен велосипедиста и «продуть» его сначала с приклеенными к ногам «волосами», а затем без них. Наверное, от бритья ног спортсмены могут получать дополнительную уверенность. Для вас же, как простого любителя, все преимущества могут состоять в облегчении массажа ног после тренировки или обработки ран, которые вы можете получить при падении. Олимпийские чемпионы борются за каждую долю секунды, но для остальных такие ухищрения по преодолению сопротивления воздуха имеют минимальный эффект[48].

Представьте себя рыбой

Лосось может выпрыгивать высоко из воды, потому что его тело похоже на очень гладкую трубу, которая движется навстречу и параллельно потоку воды. Профессиональные велосипедисты достигают высоких скоростей тогда, когда пытаются использовать такое природное явление в своих интересах. Лучший способ резко снизить сопротивление воздуха – использовать лежачие велосипеды (лигерады) вместо обычных машин. В таких велосипедах, которые расположены низко к земле, вы лежите или полулежите на спине, словно в гамаке на колесах. Лежачие велосипеды передвигаются быстрее других двухколесных машин. Поскольку вы находитесь в отклоненном положении, вы прорезаете воздух так же, как лосось воду, вместо того чтобы ударяться о воздушный поток всем телом с ловкостью грузовика.