พลังงานกลุ่มปะลอตอง (Peloton): การตามรถประหยัดวัตต์ได้เท่าไหร่?

“การตามรถช่วยประหยัดแรง” เป็นกฎทองของวงการจักรยาน แต่คุณรู้หรือไม่ว่าประหยัดได้เท่าไหร่? ในปี 2018 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีไอนด์โฮเวน ประเทศเนเธอร์แลนด์ ใช้การทดสอบอุโมงค์ลมและการจำลอง CFD ศึกษากลุ่มนักปั่นระดับ Tour de France ผลลัพธ์น่าตกใจ: นักปั่นอันดับที่ 50 ประหยัดแรงต้านอากาศได้ถึง 95%

พื้นฐานทางคณิตศาสตร์ของแรงต้านอากาศ

สูตรแรงต้านอากาศ: F = ½ × ρ × Cd × A × v²

โดยที่:

• ρ: ความหนาแน่นของอากาศ (1.225 kg/m³)
• Cd: สัมประสิทธิ์แรงต้าน
• A: พื้นที่รับลม
• v: ความเร็วลมสัมพัทธ์

จุดสำคัญ: แรงต้านแปรผันตามกำลังสองของความเร็ว การปั่นที่ 50 km/h มีแรงต้านอากาศเป็น 4 เท่าของการปั่นที่ 25 km/h

สัดส่วนการประหยัดแรงในแต่ละตำแหน่งของกลุ่ม

ตามงานวิจัยปี 2018 ของ Bert Blocken (อุโมงค์ลม + CFD) ที่ความเร็ว 50 km/h:

การค้นพบที่น่าตกใจ: ยิ่งกลุ่มใหญ่เท่าไหร่ ด้านหลังยิ่งประหยัดแรงมากขึ้นเท่านั้น ปั่นคนเดียวต้องใช้ 400 W แต่อันดับที่ 50 ใช้เพียง 20 W!

ทำไมอันดับที่ 50 ถึงประหยัดกว่าอันดับที่ 5?

โดยสัญชาตญาณ อันดับที่ 5 น่าจะอยู่ใน “เงาลม” ของรถคันหน้าเต็มที่แล้ว แต่การศึกษาพบว่า กลุ่มนักปั่นทั้งหมดเป็นวัตถุตามหลักอากาศพลศาสตร์ขนาดใหญ่:

• เมื่ออากาศด้านหน้าถูกผลักออกไป กระแสลมด้านข้างจะสร้างโซนความดันต่ำที่มั่นคงในช่วงท้าย
• นักปั่นตั้งแต่อันดับที่ 30 เป็นต้นไป แทบจะปั่นอยู่ใน “สุญญากาศ”
• นี่คือเหตุผลที่นักปั่นคนสุดท้ายของกลุ่มมักจะ “ปั่นสบาย ๆ” และพูดคุยกันได้

ผลกระทบของขนาดกลุ่ม

ผลกระทบของระยะห่างในการตามรถ

ที่ความเร็ว 50 km/h ระยะห่างจากรถคันหน้า:

ความสมดุลระหว่างความปลอดภัยและประสิทธิภาพ: 30-50 cm เป็นช่วงที่ดีที่สุด ใกล้เกินไปอันตราย ไกลเกินไปสิ้นเปลือง

การตามรถยังมีประโยชน์เมื่อมีลมข้างหรือไม่?

ลมข้างมาจากมุม 90 องศา:

• การประหยัดแรงจากการตามรถลดลงเหลือ 10-15%
• ต้องเปลี่ยนเป็นขบวน Echelon (แนวเฉียง) แทน
• ในแนวเฉียง อันดับที่ 5 ประหยัดแรงได้ 40-50%

เทคนิคการตามรถ

1. มองที่ไหล่ของรถคันหน้า

อย่าจ้องที่ล้อหน้า (มองไม่เห็นการเร่งหรือเบรก) ให้มองที่ไหล่ของคนข้างหน้า เพื่อสังเกตจังหวะการปั่นและการเคลื่อนไหวของร่างกายไปข้างหน้า-ข้างหลัง

2. คาดการณ์การเร่งความเร็ว

คนข้างหน้าลุกขึ้นยืน → เตรียมเร่ง; คนข้างหน้าโน้มตัวไปข้างหน้า → เตรียมสปรินท์

3. อย่าเบรก

ในกลุ่ม การเบรกใด ๆ จะก่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ ยอมลดจังหวะปั่นหรือเลื่อนออกไปด้านข้าง ดีกว่าเบรก

4. หาล้อหลังที่มั่นคง

เลือกตามหลังนักปั่นที่มีทักษะดี (โค้ช นักปั่นอาชีพ) เพราะเส้นทางและความเร็วที่เปลี่ยนแปลงน้อยที่สุด

กรณีศึกษาบันทึกกำลังในกลุ่มปะลอตอง

ในสเตจราบ 200 กิโลเมตรของ Tour de France กลุ่มมีความเร็วเฉลี่ย 45 km/h:

• นักปั่นผู้นำ: เฉลี่ย 380 W (5 ชั่วโมง)
• นักปั่นช่วงกลางกลุ่ม: เฉลี่ย 180 W
• นักปั่นช่วงท้ายกลุ่ม: เฉลี่ย 140 W
• นักปั่นที่ถูกดีดออกจากกลุ่ม: ปั่นคนเดียวที่ 400 W ก็ตามไม่ทัน

บทสรุป

การปั่นในกลุ่มคือความมหัศจรรย์ของฟิสิกส์ คนที่เข้าใจการตามรถ สามารถใช้ขาระดับสมัครเล่น ตามล้อของนักปั่นอาชีพได้ แต่มีเงื่อนไขคือ—คุณต้องแทรกเข้าไปในกลุ่มให้ได้ก่อน

บทความที่เกี่ยวข้อง

• วิทยาศาสตร์ของแรงต้านอากาศ: บทวิเคราะห์ครบถ้วนเกี่ยวกับเทคนิคการผลัดกันนำและประสิทธิภาพการปั่นในกลุ่ม
• การผลัดกันนำและกลยุทธ์การบังลมของทีม: ทำไมการตามรถถึงประหยัดแรง หลักการของขบวน และมารยาทและความปลอดภัยในการปั่นกลุ่มสมัครเล่น
• การจัดการตำแหน่งในกลุ่มของการแข่งขันถนน: หลักอากาศพลศาสตร์ในการประหยัดพลังงาน
• 【บทสรุปงานวิจัย】รายงานการประหยัดแรงต้านอากาศจากเทคนิคการตามรถ (Drafting) ในการปั่นกลุ่มจักรยานเสือหมอบ: รายงานการทดลองเชิงปริมาณทางชีวกลศาสตร์ (บทความที่ 11)