Kold luft gør cyklen tung
Den kommende uge blive benhård for Danmarks cyklister, og det er frosten skyld. Det er dog ikke blot, fordi kulden bider, men også fordi den lave temperatur gør luften ekstra tung at cykle igennem
Cykler du fortsat, efter vinteren for alvor er brudt ud, møder du megen modstand. Indsnævrede vejbaner, glatføre, frosne kabler og salt, der æder fælge, kæder og stel. Men det stopper ikke der.
Også luften tvinger dig nemlig til at yde en endnu større indsats i kulden. Og det selv uden tanke på de ekstra lag tøj, du ifører dig og den måske tungere cykel, du transporterer dig selv på, i vinterperioden. Kold luft yder nemlig en større luftmodstand end varm.
For at illustrere pointen; forestil dig den samme cyklist i samme påklædning og samme kørestilling henholdsvis sommer og vinter.
Iskolde kalkulationer
Den kraft, der skal til at gennembryde luften, er afhængig af luftens dynamiske viskositet - eller rettere: Den dynamiske viskositet er defineret som den kraft, der skal til for at gennemtrænge luften.
Den primære årsag til årstidsvariationerne af den dynamiske viskositet er ændringer i luftens massefylde, som hovedsagligt styres af lufttryk og temperatur. Større lufttryk og lavere temperatur giver højere massefylde.
Temperaturen er lavest om vinteren, mens lufttrykket i gennemsnit er stort set ens sommer og vinter. Godt nok er variationerne størst om vinteren (± 15 hPa versus ± 7 hPa om sommer ved stationen på Fanø), men ikke store nok til at dominere over temperatureffekten. De større udsving i lufttrykket om vinteren er årsagen til, at storme hører den årstid til.
Luftens dynamiske viskositet ved forskellige temperaturer kan aflæses i tabeller. Den kan selvfølgelig også regnes ud. I dette tilfælde, hvor det kun er massefylden, der varierer, kan en simpel tilstandsligning klare ærterne. For en ideal gas gælder tilstandsligningen rho = p/(T*R), eller massefylde = tryk/(temperatur*konstant). R afhænger i virkeligheden lidt af hvor stor en del af luften, der er vanddamp, men det ser vi bort fra her.
For konstant tryk varierer massefylden altså som 1/T. Hvis T falder fra 280 til 270K (Kelvin: den absolutte temperaturskala) øges tætheden og modstanden med ca. 3,5%. Og det gælder som en tommelfingerregel for hvert spring på 10°C i det interval, vi cykler i.
Så meget betyder det
Fra sommer til vinter går vores hårdhudede cyklist fra at cykle i 20°C til at cykle i temperaturer omkring frysepunktet. Her er den %-mæssige forskel i vindmodstand ved samme hastighed ca. 7%.
Da vindmodstanden stiger omtrent med kvadratet på hastigheden relativt til vinden kan de 7% opleves ret forskellige alt efter om du:
1. Holder hastigheden ved at træde hårdere i pedalerne.
2. Accepterer fartnedsættelsen og træder med samme belastning.
Vælger du det første, skal du træde 7% flere watt eller ca. ét gear på en racercykel. Det er meget! Vælger du den anden mulighed og træder samme antal watt, vil det reelt ikke nedsætte din hastighed ret meget, fordi dit watt-behov falder drastisk med selv en mindre nedgang i hastighed*.
Den forøgede luftmodstand gælder selvfølgelig også for alle andre; ikke kun for cyklister. Biler bruger mere benzin og togene mere el og diesel - men til gengæld har fly en større lastevne, og møllerne producerer mere strøm ved samme vindhastighed.
---
* Selvom hastighedsnedsættelse er lille, ca. 1 km/t for en hurtig cyklist, er det alligevel nok til at mange ærgerrige cyklister bemærker det. Og ved man ikke lige hvorfor, kan det føre til nagende tvivl om egen form og cyklens kvalitet, og ønsket om en stor, tohjulet gave :-)
Af Henrik Vedel og Niels Hansen
Nyheden er en tilpasset udgave af et DMI-indlæg på DR Vejrets Facebook-side i september 2010.
© DMI, 6. december 2010, genudgivet 26. februar 2018
