ركوب الدراجات

تعتبر الدراجات وسيلة نقل بسيطة وبأسعار معقولة وموفرة للطاقة. من بين جميع الحركات التي تعمل بالطاقة البشرية، فهي الأسرع والأقل استهلاكًا للطاقة.

تتمتع الدراجة بمزايا كفاءة مذهلة مقارنة بالمركبات الأخرى لعدة أسباب:

• ويزن حوالي خمس وزن حمولته. (بالمقارنة، حتى الدراجة النارية الصغيرة تزن أكثر من راكبها).
• باستثناء الاستخدام الرياضي والتنافسي، يتم تشغيله عادةً بسرعات منخفضة لا تسبب سحبًا ديناميكيًا هوائيًا عاليًا.
• يمكن أن تكون كفاءتها الميكانيكية الداخلية مثالية تقريبًا – أظهر اختبار عام 1999 في جامعة جونز هوبكنز كفاءات سلسلة تصل إلى 98.6 بالمائة – كما أن فقدان الطاقة بسبب مقاومة التدحرج أقل بكثير من المركبات الأخرى.

إن الوزن الخفيف والكفاءة الميكانيكية لا يسمحان فقط بتشغيل الدراجة بواسطة إنسان غير رياضي، ولكن يمكن السير عليها على التضاريس القاسية، أو تحميلها بضائع ثقيلة، أو التقاطها وحملها. تجعل هذه الخيارات الدراجة أكثر تنوعًا من أي مركبة أخرى، وتسمح لمستخدم الدراجة بالنقل من الباب إلى الباب عند الطلب.

بالنسبة لأي سرعة معينة، فإن متطلبات الطاقة تقترب من نصف طاقة الجري، و15 إلى 20 بالمائة من طاقة التزلج على الجليد أو التزلج على الجليد . علاوة على ذلك، تساعد الدراجات الأفضل والتقنيات الأفضل والرياضيون الأفضل باستمرار في تحقيق أرقام قياسية جديدة في السرعة والقدرة على التحمل. تجاوزت السرعات القياسية التي تم تحقيقها باستخدام الدراجات ذات العجلتين المستقرة والمحاطة بدرع ديناميكي هوائي 110 كيلومترًا في الساعة (68 ميلًا في الساعة). المسافة القياسية التي يمكن لراكبي الدراجات قطعها في ساعة واحدة على دراجة غير عادلة (لا توجد عملية منفصلة لجعلها أكثر ديناميكية هوائية)، ارتفعت الدراجة المستقيمة من 35 كيلومترًا (21.7 ميلًا) في تسعينيات القرن التاسع عشر إلى أكثر من 51 كيلومترًا (31.7 ميلًا) في عام التسعينيات.

يمتد تفوق كفاءة استخدام الطاقة للدراجة إلى ما هو أبعد من التنقل البشري ويتجاوز جميع أشكال النقل الأخرى. ومن خلال تحويل الطعام إلى طاقة مكافئة للبنزين، فإن السعرات الحرارية من الطاقة الغذائية التي يحتاجها الإنسان لقيادة دراجة هوائية ليست سوى جزء صغير من تلك اللازمة لدفع الطائرات والقطارات والسيارات (انظر الجدول 1).

تاريخ

ظهرت الدراجات منذ أوائل القرن التاسع عشر. في عام 1817، اخترع كارل فون دريس آلة للمشي للتجول في الحدائق الملكية بشكل أسرع. كان الفارس مصنوعًا بالكامل من الخشب، ويركب على عجلتين متساويتين في الحجم، ويوجهان بالعجلة الأمامية ويتحركان بالضغط على الأرض. هذا الحصان القابل للتوجيه، والذي يمكن أن يتفوق على العدائين والعربات التي تجرها الخيول، لم يصبح أبدًا خيار نقل قابل للتطبيق بسبب الحاجة إلى مسارات سلسة، والتي كانت نادرة في ذلك الوقت.

جاء الجهد الرئيسي الثاني في وسائل النقل ذاتية الدفع عندما اخترع بيير ميشو في عام 1861 velocipede (“القدم السريعة”) التي تطبق الدواسات مباشرة على العجلة الأمامية. لتحقيق سرعة أكبر مع كل دورة للدواسة، جرب المصممون عجلات أمامية أكبر وأكبر، حيث يصل قطر بعضها إلى مترين تقريبًا. على الرغم من اهتمام الهواة، إلا أن السرعة كانت تعاني من ثلاثة عيوب رئيسية في وسائل النقل: أولاً، بسبب افتقارها إلى التروس، كان من الصعب الصعود حتى على درجة متواضعة؛ ثانيًا، نظرًا لأن البناء كان بالكامل من الخشب، مع ظهور الإطارات المعدنية في وقت لاحق قليلاً، كانت الطرق المرصوفة بالحصى في ذلك اليوم تجعل الرحلة غير مريحة للغاية؛ ثالثًا، تسببت العجلة الأمامية الكبيرة في حدوث مشكلات. كان الركوب خطيرًا للغاية ولا يمكن لمعظم النساء والأطفال الوصول إليه.

يمكن إرجاع البداية الجديدة والبداية الحقيقية للدراجات لتصبح وسيلة نقل شعبية إلى حوالي عام 1886 وجهود جون كيمب ستارلي وويليام ساتون. مع عجلات متساوية الحجم، وهندسة إطار فولاذي أنبوبي على شكل ماسة، وسلسلة مسننة وسلسلة مسننة إلى العجلة الخلفية، بدت “دراجة الأمان” تشبه إلى حد كبير النسخة الحديثة.

في أواخر تسعينيات القرن التاسع عشر، كانت الدراجات هي محور الاهتمام العالمي للاختراع والابتكار التقني، تمامًا مثل هندسة التكنولوجيا الحيوية وأجهزة الكمبيوتر اليوم. نحن مدينون للعديد من عمليات التصنيع الصناعية اليوم، وتصميمات المحامل والمحاور وآليات التروس، ومعرفة الهياكل خفيفة الوزن، إلى انفجار الاختراعات التي أنتجتها الدراجات.

وفي الولايات المتحدة وإنجلترا ودول كبرى أخرى، تم منح براءات الاختراع بمعدل حوالي 5000 براءة اختراع سنويًا لكل دولة. وفي إحدى سنوات الذروة، كانت براءات الاختراع المتعلقة بالدراجات تشكل ما يقرب من ثلث إجمالي أنشطة كتابة براءات الاختراع. العديد من براءات الاختراع هذه كانت متقدمة بعقود من الزمن على تكنولوجيا تصنيعها؛ على سبيل المثال، لم تصبح أنظمة التعليق التي تم اختراعها قبل قرن من الزمان قابلة للتطبيق إلا باستخدام المواد المرنة وتكنولوجيا التصنيع الحديثة.

كان الاختراعان الأكثر أهمية في هذه الحقبة القديمة هما عجلة ستارلي ذات قضبان التوتر والإطار الهوائي لجون دنلوب. كانت العجلة ذات قضبان التوتر ولا تزال أعجوبة الهياكل خفيفة الوزن. فهي تسمح بأربعة أونصات من المتحدث، على عجلة يبلغ وزنها الإجمالي ثلاثة أو أربعة أرطال، لدعم راكب يبلغ وزنه 200 رطل. (لم تظهر العجلات المصنوعة من ألياف الكربون اليوم ميزة واضحة على العجلة المصنوعة من قضبان فولاذية كربونية متواضعة). وقد أدى الإطار الهوائي، الذي اخترعه دنلوب في عام 1888، إلى تحسين راحة الدراجة بشكل كبير، كما قام أيضًا بحماية آليات العمل خفيفة الوزن من الاهتزاز الزائد. والتعب. ظهرت مكابح السفينة في عام 1889، وأصبحت عنصرًا أساسيًا في دراجات الأطفال منذ ذلك الحين.

نظرًا لأن الدراجة تستخدم محركًا منخفض الطاقة (الراكب) ولأن هذا الراكب لا يمكنه استخدام الطاقة إلا خلال نطاق صغير من الدورات في الدقيقة، فإن التروس ضرورية لمطابقة خرج الراكب مع ظروف الركوب. تم منح أول براءة اختراع لتروس الدراجات في فرنسا عام 1868؛ قام الراكب بالتحرك للأمام لترس واحد وللخلف للترس الآخر.

وقد تنبأت براءة الاختراع التي سجلها الفرنسيان باربيرون ومونييه في عام 1869 بالانحرافات التي نشهدها اليوم. لقد وصفت آلية من شأنها تحريك الحزام أو السلسلة بشكل جانبي بين ثلاثة أسنان مسننة أو أقراص. في نفس العام، حصل باربيرون وميونييه أيضًا على براءة اختراع لمحور تروس بدائي.

أدت هذه الابتكارات التقنية إلى تحسين الأداء بشكل كبير. كانت الدراجات في تلك الحقبة تُصنع يدويًا في الصناعات المنزلية، وكانت مطلوبة بشدة ومكلفة. وكان أصحابها متحمسين للغاية لدرجة أن رابطة سائقي الدراجات النارية الأمريكية، التي تأسست عام 1880، كانت لعدة سنوات في مطلع القرن أقوى جماعة ضغط سياسية في الولايات المتحدة ، حيث بلغت أعضاؤها مئات الآلاف. كانت “حركة الطرق الجيدة” التابعة للرابطة أول حركة سياسية تمارس الضغط من أجل إنشاء شبكة من الطرق المعبدة عالية الجودة في جميع أنحاء البلاد.

بين تطور الدراجة ذات الدفع المتسلسل في ثمانينيات القرن التاسع عشر، وقبل أن يقوم هنري فورد بتعميم السيارة في عشرينيات وعشرينيات القرن العشرين، كانت ركوب الدراجات شائعة للغاية كوسيلة فعالة للتنقل بسرعة. لقد كانت أسرع بثلاث مرات من المشي، وأكثر ملاءمة وأرخص من وجود عربة تجرها الخيول تحت تصرف الشخص. ولسوء الحظ، فإن التحسن السريع في الأداء والموثوقية والقدرة على تحمل التكاليف للسيارة جعلها منافسًا هائلاً للدراجة.

صعدت السيارات إلى الهيمنة في أمريكا الشمالية بدءًا من عشرينيات القرن العشرين، وفي أوروبا بحلول خمسينيات القرن العشرين. بعد الحرب العالمية الثانية ، اختفت بسرعة معظم وسائل النقل البري غير الآلية في الولايات المتحدة. شهدت العقود التي تلت الحرب العالمية الثانية تخفيضات كبيرة في السفر بالقطارات، وخدمة الحافلات، وأنظمة النقل العام في المدن الكبرى.

وكان التحول إلى السيارات الشخصية أبطأ في العديد من البلدان الأوروبية، حيث لم يتمكن العديد من السكان من شراء السيارات، وحيث فرضت الحكومات ضرائب مرتفعة للغاية على البنزين والسيارات. واستمر استخدام الدراجات والدراجات النارية ووسائل النقل العام على نطاق واسع في هذه البلدان. وبالإضافة إلى العامل الاقتصادي، كان هناك سبب ثقافي وراء تباطؤ أوروبا في تبني السيارات. لقد عاش الأوروبيون لفترة طويلة بكثافة سكانية عالية داخل حدود محدودة. كانت الولايات المتحدة في الأربعينيات من القرن الماضي دولة ريفية أكثر بكثير، مع وجود أراضي زراعية مترامية الأطراف داخل حدود المدن الكبرى. كان احتلال السيارات لمساحة كبيرة في المدينة بمثابة عيب واضح للعقل الأوروبي، لكنه غير ذي صلة في تكساس.

لم يكن أمام الدول الفقيرة في العالم خيار آخر، فاستخدمت الدراجات ووسائل النقل العام حصريًا. على سبيل المثال، عندما كانت الصين تحت حكم ماو تسي تونغ، كان عدد السيارات الخاصة لا يتجاوز المئات.

ابتداءً من السبعينيات، شهدت الدراجة تجدد الاهتمام في أمريكا الشمالية . وشملت الأسباب المخاوف البيئية المتعلقة بمحرك الاحتراق الداخلي، وشعبية ركوب الدراجات كرياضة متعددة الأوجه (السباق، والتجول، وركوب الدراجات الجبلية، وركوب الدراجات العائلية)، والرغبة في اللياقة البدنية، والحاجة إلى طرق بديلة للتنقل في المدن المزدحمة.

ويُنظر إلى ركوب الدراجات إلى العمل باعتباره وسيلة السفر الأكثر صداقة للبيئة، وأفضل وسيلة لتجنب الطرق المزدحمة (في بعض الحالات، يتبين أنها أسرع من وسائل النقل الجماعي أو القيادة)، ووسيلة لتحويل وقت التنقل إلى وقت للتمرين. تعتبر الدراجة أكثر كفاءة بكثير من السيارة في الاستفادة الجيدة من شوارع المدينة. أظهرت إحصائيات حركة المرور التي تم إجراؤها خلال إضراب النقل العام في مدينة نيويورك عام 1980 أن هناك ممرًا واحدًا في الشارع مخصصًا للدراجات يمكن أن تحمل ستة إلى ثمانية أضعاف عدد الأشخاص في الساعة مقارنة بممر لحركة مرور السيارات.

خلال العقود القليلة الماضية، تحسنت الدراجة نفسها بشكل كبير. كانت الدراجات الهوائية في أوائل السبعينيات تتمتع عادة بخصائص ميكانيكية. وأدت المنافسة بين الشركات المصنعة، بقيادة الشركات اليابانية التي دخلت السوق الأمريكية، إلى تحسن كبير في مراقبة الجودة. قدمت الدراجة الجبلية، التي أصبحت متاحة لأول مرة على نطاق واسع في عام 1983، بديلاً مبهجًا ذاع شعبيته، وبعد عقد من الزمان، اختفت دراجات “الطرق” التقليدية من المتاجر. أصبحت الدراجة الجبلية هي الوسيلة المفضلة لدى معظم الناس لركوب الخيل في المدينة بالإضافة إلى ركوب الدراجات الترفيهية.

وقد ساعد أيضًا أن يُعرض على مشتري الدراجات باستمرار المزيد من الدراجات مقابل أموال أقل. لم تعد معظم الدراجات فولاذية. في حين أن الفولاذ لا يزال مادة جيدة، فإن المادة المهيمنة التي ذكرها عشاق الدراجات هي الآن الألومنيوم، والذي ينتج، في أيدي معظم المصممين، إطارًا أخف وزنًا ولكن أكثر صلابة. يختار راكبو الدراجات الأثرياء مركبات التيتانيوم أو ألياف الكربون.

كان هناك أيضًا تحسن كبير في قيمة الدراجات الجبلية اليوم. عادةً ما تحتوي الدراجة الجبلية التي يتراوح سعرها بين 300 و500 دولار على شوكة تعليق وإطار من الألومنيوم كان من شأنه أن يجعلها دراجة بقيمة 1500 دولار قبل عقد من الزمن. إن الدراجة ذات التعليق المزدوج التي تبلغ قيمتها 800 دولار لعام 2000 تتفوق بكثير على عرض أوائل التسعينيات البالغ 2500 دولار.

المحرك البشري

إن مزايا الدراجة باعتبارها وسيلة النقل الأكثر كفاءة ميكانيكيًا في العالم تخيم عليها القيود المفروضة على المحرك البشري. وبعبارة أخرى، فإن الجسم البشري لا يستطيع إنتاج طاقة مستدامة إلا بمستويات متواضعة. بالنسبة لمعظم الناس، 100 واط سيكون أكثر من اللازم، وبالنسبة للرياضيين النخبة، 400 واط هو السقف التقريبي. (قد يتمكن الرياضي من إدارة موجة قصيرة من الطاقة تبلغ 1.1 كيلووات).

إن انخفاض إنتاج الطاقة أمر لا مفر منه لأن الجسم لا يستطيع أن ينتج طاقة أكثر مما يمكنه تحويله في وقت واحد من الخلط الكيميائي لجلوكوز الدم والأكسجين (التمارين الهوائية). لا تعتمد دفقات الطاقة القصيرة الأعلى على استهلاك الجلوكوز/الأكسجين في الوقت الفعلي، وهذا هو السبب وراء انقطاع أنفاس الرياضي لمدة دقائق بعد ذلك. لقد “استعارت” عضلات الرياضي نتائج استهلاك الأكسجين والجلوكوز في المستقبل في التمارين اللاهوائية. بالنسبة للسفر لمسافات طويلة، يظهر قيد آخر: يخزن الجسم حوالي ساعتين من الجلوكوز. بعد استنفاد الجلوكوز، يجب على الجسم العودة إلى آلية حرق الدهون غير المرغوب فيها. تنتج العضلات طاقة أقل مع الدهون مما تنتجه مع الجلوكوز، ولا يمكن إلا لرياضي التحمل المدرب أن يمارس التمارين بشكل مريح خارج حاجز الجلوكوز في منطقة حرق الدهون.

عندما أصبحت السيارات بارزة في أوائل القرن العشرين، كان ذلك لسبب وجيه. سواء كانت الطاقة اللازمة لتشغيل الدراجة لا هوائية أو هوائية بطبيعتها، فإنها لا تزال ضئيلة مقارنة بما يمكن لمحرك الاحتراق الداخلي في السيارة توفيره. في الولايات المتحدة، تم تجهيز جميع السيارات الصغيرة تقريبًا بمحركات يمكنها توليد 100 حصان أو أكثر (74600 واط)، ويمكنها الحفاظ على هذا الإنتاج طوال اليوم.

لا يمكن للمحرك البشري أن يضاهي ناتج الطاقة هذا، إلا أن الكفاءة الميكانيكية للدراجة تساعد بشكل كبير لأن كمية صغيرة جدًا من القدرة الحصانية يمكن أن تولد سرعة كبيرة. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي خرج 0.4 حصان (298 واط) إلى سرعات تبلغ 25 ميلاً في الساعة (40 كم/ساعة) أو أفضل. تُظهر إحدى مجموعات الحسابات أنه إذا ركب راكب الدراجة على أرض مستوية، دون مقاومة للتدحرج، وبمساعدة رياح خلفية تبلغ سرعتها 25 ميلاً في الساعة، فإنه سيتطلب فقط حوالي 0.2 حصان (150 واط) للحفاظ على سرعة 25 ميلاً في الساعة.

مقاومة الجاذبية

لولا الحاجة إلى تسلق التلال شديدة الانحدار، فإن ركوب الدراجة بسرعة 15 ميلاً في الساعة (24 كم في الساعة) لن يكون تمرينًا شاقًا على الإطلاق. يستغرق الأمر حوالي 82 واط، أو 0.11 حصانًا، على دراجة فعالة، لركوب 15 ميلاً في الساعة على أرض مسطحة. لكن الأرض نادرا ما تكون مسطحة. نفس الـ 82 واط تحقق فقط 8 ميل في الساعة وهي تتسلق درجة بالكاد يمكن تمييزها بنسبة 2 بالمائة. درجة خمسة بالمائة تبطئ السرعة إلى ما يزيد قليلاً عن 4 ميل في الساعة. لا يرغب معظم الدراجين في إبطاء السرعة كثيرًا، لذا فهم يعملون بجد للحفاظ على بعض السرعة. عند الهبوط، يعملون بجهد أقل، بينما يسيرون بشكل أسرع.

أي تخفيض في الوزن يساعد. لا تميز قوى الجاذبية بين كتلة الدراجة والراكب، لكن جسم الإنسان يفعل ذلك. إذا أنفق شخص ألف دولار إضافية لتخفيض عشرة جنيهات من الدراجة، فستكون هناك ميزة قدرها 10 جنيهات، ولكن إذا تخلص المرء من الـ 10 جنيهات من البطن، فلن يضطر الجسم إلى رعاية تلك العشرة جنيهات من الأنسجة الحية، و سيكون أحدهما محركًا أكثر كفاءة.

مقاومة الهواء

تعتبر مقاومة الهواء عاملاً أكبر مما يدركه معظم الناس. حتى عند سرعة 10 ميل في الساعة على أرض مستوية، يذهب ما يقرب من نصف طاقة الراكب للتغلب على مقاومة الرياح. مقاومة التدحرج تكاد تكون معدومة عند السرعة. عند سرعة 15 ميلاً في الساعة، هناك حاجة إلى ثلثي الطاقة للتغلب على مقاومة الرياح. عند سرعة 25 ميلاً في الساعة، يتم تخصيص حوالي 85 بالمائة من طاقة الراكب للتغلب على مقاومة الرياح، بينما يتغلب الباقي على مقاومة التدحرج وفقدان الاحتكاك الضئيل داخل الدراجة نفسها. تعتبر مقاومة الرياح للشكل الديناميكي الهوائي للراكب حساسة للغاية لدرجة أن الدراجين الذين يتسابقون في التجارب الزمنية بهذه السرعات يشعرون أن الدراجة تتباطأ بشكل كبير إذا جلسوا ليشربوا من زجاجات المياه الخاصة بهم.

لهذه الأسباب، لا يستطيع معظم الدراجين، أو لا يريدون، زيادة سرعتهم أعلى بكثير من مستويات راحتهم الشخصية، حتى مع الكثير من التدريب. السرعة الإضافية تكلف الراكب الكثير من الطاقة. يجب على الراكب الذي يسير بسرعة 15 ميلاً في الساعة أن يضاعف إنتاجه من الطاقة لركوب 20 ميلاً في الساعة. لماذا هذه الأرقام الدراماتيكية؟ تختلف مقاومة الرياح باختلاف مربع السرعة الجوية للراكب، لكن الطاقة اللازمة للتغلب على مقاومة الرياح تزداد مع مكعب السرعة الجوية للراكب.

وبطبيعة الحال، نادرا ما يكون الهواء ساكنا، تماما كما نادرا ما تكون الأرض مسطحة. تعمل الرياح الخلفية على تسريع الراكب، ولكن الرياح المعاكسة لها تأثير مباشر على سرعة الراكب أيضًا: فالراكب الذي يسافر بسرعة 20 ميلاً في الساعة إلى رياح معاكسة تبلغ 15 ميلاً في الساعة (24 كم في الساعة) يواجه نفس القدر من مقاومة الهواء مثل الراكب الذي يسافر بسرعة 35 ميلاً في الساعة (56 كم في الساعة) في ظل ظروف الرياح. ستؤدي الرياح المعاكسة إلى إبطاء سرعة الشخص بمقدار نصف سرعته. إذا كان المرء يركب عادةً بسرعة 15 ميلاً في الساعة، ثم يتجه نحو رياح معاكسة تبلغ سرعتها 10 ميلاً في الساعة، فإن السرعة الناتجة ستكون 10 ميلاً في الساعة.

نظرًا للزيادة الكبيرة في السحب الذي يواجهه الراكب مع زيادة السرعة، فإن التعديلات الصغيرة في محيط الدراجة والجسم يمكن أن تغير بشكل كبير من نفقات الطاقة. يمكن أن تكون هذه التعديلات على الملابس، وتصميم الإطار، والمقود، والعجلات (المتحدث)، وملف تعريف الراكب، واستراتيجية السباق في الصياغة. من بين عاملي المقاومة، الراكب والدراجة، يمثل الراكب حوالي 70 بالمائة من مقاومة الرياح التي يواجهها، بينما تمثل الدراجة 30 بالمائة فقط. على عكس السيارات الأنيقة، فإن تعتبر الدراجة والراكب المستقيمان شكلاً ديناميكيًا هوائيًا غير فعال للغاية، لذا فإن تطويق الراكب والدراجة كليًا أو جزئيًا في هيكل انسيابي يمكن أن يؤدي إلى انخفاض معامل السحب بمقدار 0.25، مما يؤدي إلى زيادة السرعة القصوى من 30 إلى 36 ميلاً في الساعة (48 إلى 58 كم/ساعة). . ومع ذلك، يمكن إلغاء هذا المكسب إلى حد ما في الأيام الحارة بسبب ارتفاع درجة حرارة الجسم، أو بسبب عدم الاستقرار الناجم عن الرياح المعاكسة العاصفة.

أصبحت الدراجات الهوائية الكاملة والدراجات ثلاثية العجلات المخصصة للكبار اليوم من أحدث المخترعين والهواة. جميعها تقريبًا عبارة عن دراجات مستلقية، لأنه من المنطقي البدء بمنطقة أمامية أصغر للبدء بها. بعضها عملي بشكل معقول للاستخدام اليومي، مع أضواء وأجهزة راديو وأنظمة تهوية؛ والبعض الآخر عبارة عن آلات سباق خالصة.

المقاومة المتداول

تتناسب مقاومة التدحرج بشكل مباشر تقريبًا مع الوزن الإجمالي للإطارات. إنه مجموع تشوه العجلة والإطار وسطح الطريق عند نقطة التلامس. يحدث فقدان الطاقة عندما لا يعيد الثلاثة كل الطاقة إلى الدورة.

تختلف مقاومة التدحرج بشكل كبير حسب الإطارات. إن ضغط الهواء الأكبر ومنطقة التلامس الأقل هو السبب في أن مقاومة التدحرج التي يواجهها إطار السباق الأفضل على الرصيف الأملس تبلغ نصف أو ثلث مقاومة إطار الدراجة الجبلية الذي يتم تثبيته بشدة.

ولكن على عكس مقاومة الهواء، فإن مقاومة التدحرج تختلف بشكل مباشر مع السرعة، مما يعني أنه مع زيادة السرعة، يصبح عامل مقاومة التدحرج أقل أهمية بالنسبة لمقاومة الهواء. تتمتع الدراجة التي تسير بسرعة 20 ميلاً في الساعة بضعف مقاومة التدحرج للدراجة التي تسير بسرعة 10 ميلاً في الساعة. إذا كانت الدراجة تحتوي على إطارات ذات نوعية جيدة مع ضغط نفخ مناسب، فلن يكون أي من رقم مقاومة التدحرج مرتفعًا بما يكفي ليكون ذا أهمية خاصة.

تنخفض مقاومة التدحرج مع وجود أسطح طرق أكثر سلاسة وصلابة، وعجلات ذات قطر أكبر، وضغط إطارات أعلى، ومداس أكثر سلاسة ونحافة، وإطارات أضيق. في حالة الطرق الوعرة المليئة بالحفر، تُفقد الطاقة أثناء الارتداد. بالنسبة للأسطح الناعمة مثل الحصى أو الرمل، يتم سرقة الطاقة وامتصاصها بواسطة السطح. يمكن لأي شخص يركب بإطارات منتفخة بشدة أو عبر الوحل أن يشهد على إهدار الطاقة البشرية بشكل كبير.

على الأسطح الخشنة، يصبح التأثير المعاكس، الذي لا يمكن قياسه بسهولة في المختبر، واضحًا للراكب. يرتد الإطار المنتفخ إلى ضغوط عالية جدًا (على سبيل المثال، 120 رطلاً) عن قمم سطح الطريق، مما يجعل التحكم في الدراجة أكثر صعوبة، ويلغي أي انخفاض نظري في مقاومة التدحرج. لهذا السبب، غالبًا ما يستخدم كبار المتسابقين ضغوط تضخم معتدلة (85 إلى 90 رطلاً). لقد وجدت الدراسات أن الإطارات فائقة النفخ (120 إلى 140 رطلاً) لا تقدم أي ميزة ملحوظة على الإطارات ذات التضخم المرتفع لأنها لا تقلل بشكل ملحوظ من مقاومة التدحرج.

يمكن أن يكون لحجم العجلة تأثير كبير على مقاومة التدحرج مثل تأثير تضخم الإطار. على الورق، يتميز حجم العجلة الأصغر بمقاومة أكبر للدوران، وقيادة أكثر خشونة، وتعاملًا سيئًا مع المطبات مقارنة بحجم العجلة الأكبر. تتناسب مقاومة التدحرج عكسيًا مع نصف قطر الأسطوانة، أي أنه في ظل نفس الظروف، تتمتع الدراجات ذات العجلات الأصغر بمقاومة أكبر للحركة من الدراجات ذات العجلات الأكبر.

لحسن الحظ بالنسبة لصانعي الدراجات ذات العجلات الصغيرة القابلة للطي، هناك عدة عوامل يمكن أن تخفف من هذه العيوب، مثل استخدام إطارات أوسع للتعويض عن القطر الأصغر. يساعد أيضًا استخدام تكنولوجيا الإطارات الحديثة المحسنة واستخدام نظام التعليق مع العجلات الصغيرة. وفي العصر الحديث، بدأ والد الدراجات ذات العجلات الصغيرة، أليكس مولتون، في تصميم هذه الدراجات في الخمسينيات من القرن الماضي، وقد نقلت أحدث تصميماته هذا النوع من الدراجات إلى مستوى جديد. وتأتي دراجات هوائية مثل دراجة بيرد الألمانية ذات التعليق المزدوج المتطورة في أعقاب دراجة مولتون. يعتقد العديد من الدراجين أن هذه الدراجات تلغي تمامًا العيوب المزعومة للعجلات ذات القطر الصغير.

إيقاع الدواسة

لقد تناولت العديد من الدراسات الفسيولوجية الإيقاع الأمثل للدواسة، لكن هذه الدراسات عادة ما تغفل هذه النقطة لأنها تركز على عامل الكفاءة الذي يبدو مهمًا.

يتم قياس الكفاءة من خلال إنتاج الطاقة لكل أكسجين مستهلك. ومع ذلك، فإن إمداد الراكب بالأكسجين، لجميع الأغراض العملية، غير محدود، ومعظم الدراجين لا يستخدمون الدواسات بمستوى جهد يجعلهم لاهثين باستمرار. وحتى لو فعلوا ذلك، فإنهم لن يرغبوا في متابعة نتائج دراسات الكفاءة. تظهر هذه الدراسات باستمرار أن راكبي الدراجات الترفيهية يقدمون أفضل أداء مستدام (أدنى معدل أيض وأعلى كفاءة) عندما يتم رفع المقعد بمقدار 4 أو 5 سنتيمترات فوق الارتفاع الطبيعي، وتكون أذرع الدواسة أطول قليلاً لتمكين استخدام تروس أعلى، و يقع إيقاع الدواسة في نطاق 40 إلى 70 دورة في الدقيقة. ومع ذلك، فإن الدراجين ذوي الخبرة، سواء كانوا سريعين أو بطيئين، يختارون دائمًا الركوب بشكل مختلف عما توصي به الدراسات.

لماذا؟ لا يهم الكفاءة إذا كان لدى المرء أكسجين غير محدود. ما يهم هو الراحة على المدى الطويل. إن استخدام الدواسة بالمعدل الذي ثبت أنه الأكثر كفاءة يستهلك نسبة الجلوكوز في الدم بشكل أسرع. وهذا يترك الراكب أكثر عرضة لفقدان الطاقة المفاجئ المعروف باسم “البونك”، كما أنه يميل أيضًا إلى ترك المزيد من حمض اللاكتيك ومنتجات النفايات الأخرى في العضلات، مما يزيد من عدم الراحة ويطيل وقت التعافي.

على النقيض من ذلك، فإن استخدام الدواسات بشكل أسرع (90 إلى 100 دورة في الدقيقة) في ترس أقل وبمستوى جهد أقل يسمح للجسم بحرق بعض الدهون مع الجلوكوز، وبالتالي زيادة احتياطيات الجلوكوز. كلما زادت سرعة حركة الساق، عززت الدورة الدموية، وكان ذلك أفضل لإزالة الفضلات من العضلات. لا يمكن إنكار أن هذا الإيقاع السريع أقل كفاءة، لأن الجسم يستخدم الطاقة فقط لتدوير الساقين، ولكنه يؤدي إلى زيادة الراحة على المدى الطويل.

غالبًا ما يفضل راكبو الدراجات المبتدئون الإيقاع الأبطأ “الأكثر كفاءة” والسرج الأعلى لأن هذا التكوين يستخدم عضلات الساق بطريقة تشبه الطريقة التي يستخدم بها المشي تلك العضلات. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يكون راكب الدراجة المبتدئ غير قادر على الاستفادة من إيقاع الدواسة العالي بسبب عدم القدرة على تطبيق القوة بشكل عمودي على ذراع التدوير، مما يؤدي إلى حركة الجسم المفرطة. يحتاج راكب الدراجة إلى اكتساب بعض الخبرة مع الإيقاع الأسرع “الأقل كفاءة” حتى تطور عضلاته التنسيق للعمل بسلاسة في هذا النظام الجديد. وبعد القيام بذلك، فمن غير المرجح أن يعود الراكب إلى الطريقة الأبطأ والأقل كفاءة.

يُنصح أيضًا باستخدام الأحذية المسطحة ومشابك أصابع القدم لأسباب تتعلق بالكفاءة. يستخدم كل راكب دراجة من الطراز العالمي مشابك أصابع القدم اليوم لأن الدراسات أظهرت فوائد هوائية ولاهوائية كبيرة. غالبًا ما تمنح مقاطع أصابع القدم الدراجين النخبة إحساسًا زائفًا بإنتاج الطاقة أثناء مرحلة التعافي من السكتة الدماغية. يشعر راكبو الدراجات النخبة أن مشابك أصابع القدم تضاعف قوة الدواسة التي يمكن توصيلها – وهو جهد منسق للدفع والسحب، مما يؤدي إلى قوة تصاعدية، مع وجود الساق الخلفية جنبًا إلى جنب مع القوة الهبوطية للساق الأمامية. ومع ذلك، في الواقع، فإن الإيقاع سريع جدًا بحيث لا يخلق قوة جذب. تكمن أهمية الأحذية المبطنة ومشابك أصابع القدم في قدرتها على تثبيت القدم وتوليد قوة دفع بشكل أكثر فعالية بدلاً من توليد قوة سحب أثناء مرحلة التعافي. يستفيد راكبو الدراجات الترفيهية من تثبيت القدم هذا بقدر استفادة راكبي الدراجات النخبة، ولكن الكثير منهم غير مرتاحين لمشابك أصابع القدم. علاوة على ذلك، فإن مشابك أصابع القدم غير متقنة بشكل لا يمكن إنكاره في بيئة التشغيل/التوقف المتكررة لحركة المرور المزدحمة في المدينة.

أنظمة الدفع البديلة

طوال تاريخ الدراجة، تساءل المخترعون عما إذا كان تصميم العجلة المسننة الدائرية الذي يعود تاريخه إلى قرن من الزمان هو الأكثر كفاءة. قام العديد من المخترعين ببناء عجلات متسلسلة بيضاوية الشكل، عادةً ما يكون لها “ترس أعلى” أثناء شوط القدرة و”ترس أقل” أثناء النقاط الميتة في أعلى وأسفل شوط الدواسة. تظهر العديد من الدراسات أنه حتى نخبة الدراجين غير قادرين على تطبيق القوة الدافعة على الدواسات أثناء هذه الأجزاء من شوط القدرة، بقدر ما يكونون غير قادرين على الرفع على الجانب الخلفي من شوط القدرة.

لم تكن هذه العجلات البيضاوية الشكل ذات شعبية واسعة على الإطلاق. يميل راكبو الدراجات المتطورون إلى تجنبها لأن الدراج يطور إيقاعًا للركوب ونمطًا مريحًا من سنوات الخبرة. المبتدئين لا يعرفون حتى أنها موجودة. يخشى معظم مصممي الدراجات من أن تميل العجلات ذات الشكل البيضاوي إلى جعل راكبي الدراجات المبتدئين أقل ميلاً إلى تطوير أسلوب سلس في استخدام الدواسة.

خلال الثمانينيات، اخترعت شركة شيمانو اليابانية بديلاً مختلفًا جذريًا عن العجلات الدائرية. بدأ تطوير عجلات Shimano Biopace المتسلسلة بدراسة متطورة للغاية للأداء الميكانيكي الحيوي لراكبي الدراجات، واكتشفت Shimano عيبين أرادت تصحيحهما. كان العيب الأول هو أن الساق كانت تتسارع نحو الأسفل مع اقتراب القدم من موضع الساعة السادسة (السفلي)، ولم يتم تسخير هذا الزخم الهبوطي لكتلة الساق وتحويله إلى حركة للأمام. حدث الخلل الثاني أثناء مرحلة الصعود لمسار الدواسة. اكتشف شيمانو أنه في هذه المرحلة من مسار الدواسة، كان مفصل الركبة يتحول من الانثناء إلى التمديد، وكان التبديل سريعًا جدًا بحيث تم تنشيط مجموعتي العضلات في وقت واحد – بحيث كان الجسم يحارب نفسه.

عالج شيمانو المشكلة الأولى بتصميم بدا غير بديهي. تم تشكيل العجلة المتسلسلة بحيث يشعر الراكب بترس أقل أثناء شوط القوة. بعد ذلك، في الجزء السفلي من شوط الدواسة، أصبح الترس أعلى، لامتصاص الطاقة من الزخم الهبوطي لكتلة الساق (انظر الشكل 1). تمت معالجة المشكلة الثانية من خلال التغيير في شكل العجلة المتسلسلة، مما أدى إلى إبطاء ذلك الجزء من ضربة الدواسة، مما أعطى الساق بضعة أجزاء إضافية من المئات من الثانية للتبديل بين الانثناء والتمدد.

على الرغم من جودة بحث شيمانو، فقد تم تفجير المنتج في سوق الدراجات المحافظ الشهير، وأصبح Biopace تاريخًا اليوم. من المشكوك فيه أن تأتي الدراجات بعجلات متسلسلة غير مستديرة. تقوم الأنواع المستديرة بعمل جيد جدًا، ومن السهل جدًا تصنيعها وتسويقها.

الدفع بالرافعة – الذي يتطلب حركة صعود الدرج لأعلى ولأسفل – هو نظام دفع آخر تم اقتراحه منذ فترة طويلة، لأسباب تتعلق بالكفاءة، كبديل لنظام الدواسة والكرنك القياسي. على الرغم من أنها واعدة من الناحية النظرية، فقد أظهرت الدراسات أن كفاءة العضلات في تحريك عجلة السلسلة ليست أقل شأنا من تلك المرتبطة بالخطوات والمشي على درجات شديدة الانحدار. تزيد أنظمة الرافعة من مشكلة تسخير الزخم الهبوطي لكتلة الساق، وتعمل ضد السلاسة التي يستمتع بها الدراجون ذوو الخبرة كثيرًا.

لا يوجد أساس للنظرية القائلة بأنه فقط عند دفع الحركة بأكملها عموديًا، تعمل العضلات بكفاءة، وأن حركة القدم للخلف والأمام فوق الجزء العلوي والسفلي تهدر الطاقة. من المؤكد أن هناك بعض الخسارة في الكفاءة، لكنها في حدها الأدنى. ساهمت مشابك أصابع القدم وأنظمة التروس المتغيرة الأفضل في تقليل “مشاكل المركز العلوي الميت” المرتبطة بتصميم العجلة المسننة القياسية.

الدراجة كوسيلة نقل

الدراجات هي وسيلة النقل رقم واحد في العالم. تدخل السوق أكثر من 100 مليون دراجة جديدة كل عام، وفي جنوب شرق آسيا وحدها، يتم استخدام حوالي 700 مليون دراجة يوميًا كوسيلة للنقل.

تعد الصين أكبر منتج ومستخدم للدراجات في العالم. منذ عام 1985، تقوم الصين بتصنيع أكثر من 30 مليون دراجة كل عام. وفي شنغهاي، يذهب أكثر من 4 ملايين شخص بالدراجة إلى العمل والمدرسة كل يوم. عدد الدراجات يفوق عدد السيارات بكثير. فبينما توجد سيارة واحدة لكل 1.7 شخص في الولايات المتحدة، لا يوجد في الصين سوى سيارة واحدة لكل 680 شخصاً. ومع ذلك، يبدو أن الدول النامية مصممة على الاعتماد بشكل مفرط على السيارات أيضًا. في إطار السعي للحصول على مكانة أكبر وقدرة على الحركة، أصبحت المركبات الآلية بسرعة من أكثر الممتلكات المرغوبة في آسيا والدول النامية الأخرى. تتسارع هذه الحركة المؤيدة للسيارات مع النمو الاقتصادي الذي يخلق المزيد من رأس المال لشراء المركبات. إن دفع تكاليف الطاقة اللازمة لتشغيل السيارة هو أمر أقل أهمية بكثير. ومع تحول شريحة أكبر من السكان الآسيويين بسرعة إلى الأثرياء وتطور إدمانهم على السيارات – على غرار الولايات المتحدة وغيرها من الدول المتقدمة – فإن الاستهلاك العالمي من النفط سوف يرتفع. وتتوقع وزارة الطاقة الأمريكية أن الطلب الآسيوي على النفط في مجال النقل سيتضاعف ثلاث مرات تقريبًا من عام 1995 إلى عام 2020، حيث سيرتفع من 9.6 إلى 26 كوادريليون وحدة حرارية بريطانية.

على الرغم من أن الدراجة تستخدم في المقام الأول للترفيه في أمريكا الشمالية، إلا أن بعض المناطق الحضرية (مثل سان فرانسيسكو ونيويورك وتورنتو ) تشهد ارتفاعًا في عدد العمال الذين يتنقلون بالدراجة بدلاً من السيارة. إن الاستخدام الواسع النطاق للدراجات للتنقل سيكون له تأثير عميق على إمدادات الطاقة والمجتمع. وإذا ركب نصف القوة العاملة في الولايات المتحدة الدراجة للذهاب إلى العمل بدلاً من القيادة، فإن الولايات المتحدة تستطيع أن تحد بشكل كبير من وارداتها النفطية؛ علاوة على ذلك، فإن التمرين الذي يتم تحقيقه عن طريق استخدام الدواسات أثناء العمل يمكن أن يؤدي إلى تقليص السمنة وزيادة الوزن، وبالتالي تحسين الصحة العامة للكثيرين بشكل كبير. على الرغم من هذه الفوائد، فإن التحول الكبير إلى ركوب الدراجات أمر غير مرجح إلى حد كبير لسبب رئيسي واحد: أنه غير عملي. هناك الكثير من المضايقات التي ينطوي عليها الأمر والتي هي ببساطة غير مقبولة بالنسبة لأغلبية السكان الأثرياء بشكل متزايد، خاصة عندما يكون البديل هو قيادة عالية السرعة يمكن التحكم في مناخها للعمل في سيارة مريحة للغاية.

الإزعاج الأساسي هو البطء النسبي وانعدام الراحة، خاصة خلال أيام الطقس العاصف. يعيش ملايين الأميركيين على مسافات بعيدة عن مكان عملهم. قد يفكر البعض في ركوب الدراجة لمسافة خمسة أميال للوصول إلى العمل كل يوم، لكن القليل منهم يعيشون بالقرب من العمل. إن التنقل النموذجي لمسافة 20 أو 30 ميلاً يجعل ركوب الدراجات خيارًا غير واقعي بالنسبة لمعظم الناس. وبالنسبة لأولئك الذين يعيشون بالقرب من العمل، قليلون هم على استعداد لتحدي الظروف المناخية لركوب الدراجات على مدار العام. المطر والثلج والجليد والرياح العاتية والبرد الشديد والحرارة الشديدة التي تمثل إزعاجات بسيطة في السيارة تصبح إزعاجات كبيرة على الدراجة. وبالتالي، للحصول على الدعم، يجب على راكبي الدراجات عادة امتلاك مركبة لأيام الطقس السيئة، أو الحصول على وسائل نقل جماعي مريحة.

وعلى النقيض من ذلك، تظل الدراجة وسيلة نقل أساسية في هولندا وألمانيا لأن تلك الدول لديها بنية تحتية اجتماعية مصممة لجعلها ممكنة. تعتمد هذه البلدان أسلوب حياة يتمحور حول الجوار، وغالبًا ما تكون مسافات الرحلة بالدراجة كيلومترين أو ثلاثة كيلومترات أو أقل. يركب الناس الدراجات ببطء بسبب المجاملة تجاه الآخرين في الشوارع المزدحمة. النقل العام أيضًا أفضل بكثير مما هو عليه في الولايات المتحدة. من الممتع رؤية محطة قطار ركاب ألمانية لا تتوفر فيها مواقف للسيارات تقريبًا، ولكن هناك مئات من أماكن ركن الدراجات.

قد يكون التنقل متعدد الوسائط بالدراجة في يوم من الأيام وسيلة للتغلب على الطرق المزدحمة. إحدى أكبر المشكلات التي تواجه مطوري النقل الجماعي هي محاولة تقديم الخدمة لمجتمع سكني مترامي الأطراف يحتاج إلى التنقل إلى مواقع العمل اللامركزية بنفس القدر. يقيم غالبية السكان على مسافة قصيرة بالسيارة من محطات النقل الجماعي، وتنتهي خدمة النقل الجماعي بعيدًا جدًا عن موقع العمل لجعل المشي عمليًا. إذا كانت الحافلات والقطارات مجهزة لحمل الدراجات، أو إذا حظيت الدراجات القابلة للطي بقبول أوسع، فقد تعمل الدراجة ذات يوم كحلقة وصل متعددة الوسائط. يمكن قيادة الدراجة إلى القطار، وتحميلها للنقل الجماعي، ثم تحريكها في المرحلة الأخيرة من الرحلة. ومن غير المؤكد ما إذا كانت وسيلة التنقل البديلة هذه ستصبح جذابة بدرجة كافية للتغلب على عيوب الطقس، وتخزين الدراجات، والمخاوف المتعلقة بالسلامة.

يعتقد بعض الناس أن راكبي الدراجات يحتاجون إلى ممرات ومسارات مخصصة للدراجات. هذه نصف الحقيقة. من المؤكد أن هذه المرافق منتشرة على نطاق واسع في ألمانيا وهولندا، لكنها أقل شيوعًا بكثير في بلدان أخرى لركوب الدراجات مثل المملكة المتحدة وفرنسا وكوبا. في تلك البلدان، عرف راكبو الدراجات منذ فترة طويلة أنهم يستطيعون مشاركة الطريق مع السيارات طالما أن جميع مستخدمي الطريق يحترمون نفس مجموعة القواعد.

غالبًا ما يتم الاستشهاد بالمرافق المخصصة لأغراض السلامة، ولكن هذه أيضًا ليست حقيقة بسيطة. تحدث معظم الحوادث عند التقاطعات، والمرافق المخصصة تجعل التقاطعات أكثر تعقيدًا بكثير. عندما سمحت هولندا لراكبي الدراجات البخارية بالسفر في ممرات السيارات بدلاً من ممرات الدراجات، انخفض معدل حوادث الدراجات البخارية بنسبة مذهلة بلغت 70 بالمائة. سيكون معدل حوادث الدراجات أعلى إذا حاول راكبو الدراجات الركوب بسرعة عالية في ممرات الدراجات المنفصلة هذه. إن السرعات التي تقل عن 10 ميل في الساعة والتي تعتبر مهذبة في هذه البلدان تسمح لراكبي الدراجات إلى حد كبير بالتعويض عن أوجه القصور في المرافق، على حساب وقت السفر.

في الولايات المتحدة، ينقسم المدافعون عن ركوب الدراجات حول مسألة المرافق الخاصة. ومن المشكوك فيه أن تؤدي المرافق ذات النمط الهولندي إلى زيادة عدد الركاب في معظم المناطق المحلية في الولايات المتحدة، لأن مسافات الرحلة طويلة جدًا. تظهر أفضل قراءة لإحصائيات الحوادث أن الراكبين البالغين الذين حصلوا على تعليم جيد في مشاركة الطريق مع السيارات واحترام نفس القواعد (“ركوب الدراجات في المركبات”) لديهم حوالي خمس معدل الحوادث لمجموعة مراقبة من البالغين المتعلمين جيدًا.

وبصرف النظر عن مساوئ الراحة والرفاهية التي توفرها ركوب الدراجات، ربما تكون أكبر عقبة هي سعر الطاقة. الطاقة رخيصة للغاية بحيث لا يمكن جعل قوة الدواسة جديرة بالاهتمام، إلا كهواية. بالنسبة لمعظم الناس، يتم دفع تكلفة جالون أو جالونين من البنزين المستخدم في التنقل يوميًا في أقل من 10 دقائق من وقت العمل. وبطبيعة الحال، فإن قوة الدواسة المكافئة للطاقة الكهربائية أقل. يتطلب السفر بسرعة 15 ميلاً في الساعة (24 كم في الساعة) على أرض مستوية حوالي 82 واطًا فقط من الطاقة. إذا تم تشغيل المرء بالطاقة الكهربائية بدلاً من الطاقة الغذائية، فإن تكلفة الكهرباء لتوليد 82 واط للسفر مسافة 14 ميلاً إلى العمل تبلغ حوالي 0.7 سنت.

التعرق مشكلة أخرى. قليل من الناس يريدون الوصول إلى العمل بجسم مبلل بالعرق. عادة لا توجد حمامات في العمل، والقليل منهم يريدون تحمل العبء الإضافي المتمثل في حمل ملابس العمل التي قد تحتاج إلى كيها عند الوصول. بالنسبة لمعظم راكبي الدراجات، التعرق أمر لا مفر منه، وخاصة عند تسلق التلال. يتمتع جسم الإنسان بكفاءة تبلغ حوالي الثلث في تحويل طاقة الجلوكوز إلى حركة العضلات. والثلثان الآخران عبارة عن حرارة مهدرة، والعرق هو الطريقة التي يتخلص بها الجسم من الحرارة الزائدة.

بسبب الرغبة في تجنب التعرق، والطاقة المحدودة المتاحة لدفع الدراجة، هناك اهتمام متزايد بالدراجات التي تعمل بمحرك كهربائي والتي يمكن أن تجعل رحلة التنقل لمسافة 15 ميلاً إلى العمل تجربة سهلة تقريبًا. يسمح المحرك الكهربائي للراكب بالحفاظ على سرعة معقولة دون بذل طاقة كافية للتعرق. شهد سوق الولايات المتحدة ما لا يقل عن اثنتي عشرة علامة تجارية للدراجات الهوائية المساعدة خلال التسعينيات. يوفر الطراز الأكثر تطورًا فرملة متجددة بمدى يتراوح من 15 إلى 20 ميلًا، وتكلفة إعادة الشحن تتراوح من 2 إلى 3 سنتات لمسافة 15 ميلًا (بمعدل 10 سنتات كيلووات في الساعة).

يمكن أن تكون هذه الدراجات خيارًا رائعًا للنقل، حيث تجمع بين كفاءة الدراجة الهوائية وهدوءها وعدم التلوث مع سهولة ركوب دراجة نارية صغيرة. لهذه الأسباب، يتم بيع الدراجات الهوائية المساعدة الكهربائية بمعدل يزيد عن 200 ألف دراجة سنويًا في اليابان. لكن في الولايات المتحدة، تصطدم هذه الدراجات بحاجز ثقافي. عشاق الدراجات، الذين هم أقل عرضة للاعتراض على أسعارها المكونة من أربعة أرقام، لا يريدون محركًا ولا يريدون دراجة تزن 60 رطلاً. والبعض الآخر لا يريد أن يُرى وهو يركب إلى العمل. لذلك كانت مبيعات الولايات المتحدة ضعيفة. نظرًا لتزايد عدد الدراجات البخارية والدراجات النارية في آسيا بمعدل ينذر بالخطر، فإن السياسات الرامية إلى ذلك ويجري النظر بجدية في تشجيع استخدام الدراجات الهوائية التي تعمل بالكهرباء كوسيلة للحد من انبعاثات المركبات. وفي بانكوك، تايلاند وحدها، احتاج أكثر من مليون شخص إلى العلاج من مشاكل الجهاز التنفسي المرتبطة بالضباب الدخاني في عام 1990. وقد أدى تزايد الثراء والطلب على وسائل النقل الأسرع في الصين إلى زيادة المبيعات السنوية للدراجات النارية من أقل من نصف مليون بيعت في عام 1991 إلى أكثر من نصف مليون دراجة نارية تم بيعها في عام 1991. 10 مليون بحلول عام 1996، مما يساهم في زيادة تلوث الهواء الذي يعد بالفعل من بين الأسوأ في العالم. وما لم تكتسب وسائل النقل الخالية من الانبعاثات، مثل الدراجات الكهربائية، شعبية كبيرة، فمن المؤكد أن عدد وشدة مشاكل الجهاز التنفسي المرتبطة بالضباب الدخاني سوف تتفاقم في المناطق الحضرية الأكثر اكتظاظا بالسكان في آسيا.