自行车比赛是奥运会上唯一用轮子代替脚步的竞赛项目。为了达到人车合一的理想状态,人们在自行车材质选择、结构造型上煞费苦心,目的就是要使运动员和比赛器械融为一体。
自行车在空气中的阻力和速度的平方成正比。有测试表明,当车速上升到每秒11米时,空气阻力占前进总阻力的80%。减小阻力最有效的措施就是减少人—车系统在前进方向上的截面积。身体蜷伏、臀部高跷、背部平直的骑行姿势能大大减少空气阻力。自行车“羊角把”的设计就是为了成全这种姿势。
专家指出,减轻竞赛用自行车的自重有助于运动员在比赛中更省力。自行车减重的历史就是体育器材不断推陈出新的过程。在自行车材质的选择上,铝合金取代钢铁是一大进步。更轻更强的碳纤维能够让设计者像一个“巧裁缝”,根据车架不同部位受力差异来调理碳纤维的分布方向。1992年巴塞罗那奥运会自行车比赛中,鲍德曼为英国队夺得72年以来的第一块金牌。他座下那辆价值连城的全碳素自行车总重量还不到9公斤。这辆自行车的引人注目之处还包括没有辐条的碟形车轮。著名科普作家赵致真说,人类最初发明的轮子是一块圆形木板,为了减轻重量才创造了辐条。但在前进中,车轮上部的速度是车速的两倍。高速旋转的每根辐条都会产生小的气流旋涡,给行进带来阻力。现代超轻型材料使辐板车轮成为可能,能将空气阻力降低5%。
随着自行车竞赛的速度接近极限,器械的点滴改进都十分可贵。人们尝试用有限元分析法将自行车分解为上万个单元,通过虚拟风洞优选出部件,把自行车的管材截面从圆形改成椭圆形或水滴形,让刹车线和变速线乃至每处螺栓、螺母都隐藏在车身内。为了减轻重量,人们还将胎内的压缩空气换为氦气。
自行车的轮胎也有奥秘。公路赛车的车胎宽度不足一英寸,打足气后行驶在坚实平坦的地面上,摩擦力和空气阻力能减少到最低。山地自行车的车胎有所不同。为了适应不规则的粗糙地面和便于跨越坑洼沟坎,车手就必须用较宽和布满结节的轮胎实现和地面的良好接触并产生有效驱动力。【《健康报》8月14日】谭嘉