Brittiska cyklisten Neil Campbell satte nyligen rekord för mäns "snabbaste cykel i en slipstream, "klockar upp hisnande 280km i timmen.

Detta rekord går ut på att få en cyklist att komma upp i fart efter ett dragfordon, släpp sedan cykeln och tajm ryttaren över 200m avstånd. Det totala rekordet ligger på 296 km i timmen, inställd i september 2018 av Denise Mueller-Korenek, som bogserades av en dragster på Utahs Bonneville Salt Flats.

Men hur mycket kan dessa höga cykelhastigheter tillskrivas mänsklig prestanda? Krävs det en suverän idrottare för att bibehålla den hastigheten efter släpp, eller gör fordonet verkligen allt hårt arbete? Och i så fall, betyder det att ännu snabbare poster är möjliga?

Genom att överväga energiförsörjningen och efterfrågan i Campbells nya herrrekord, vi kan börja uppskatta de relativa bidragen från människa och maskin. För denna rekord, energi kommer från både bilens bränsleförbränning och från mänsklig kraft.

Den effekt som krävs för att upprätthålla en given hastighet beror på den motståndskraft som verkar mot ryttarens framåtrörelse. På en plan bana med konstant hastighet, det finns två nyckelkomponenter:

• aerodynamiskt motstånd, även känd som aerodynamisk drag
• rullmotstånd, som i stort täcker friktionen mellan hjul och väg, friktionen i hjullagren, och effektiviteten i kraftöverföringen från pedalerna genom kedjan till hjulen.

Avgörande, aerodynamiskt motstånd ökar med kvadratets lufthastighet, vilket innebär att den ökar mycket snabbt när hastigheten ökar. Rullmotstånd, under tiden, ökar linjärt med hastigheten, vilket innebär att den ökar mycket mindre snabbt när hastigheten stiger.

Benjamin Thiele, ledande systemingenjör för Monash Human Power Team vid Monash University, förklarar det så här:"I grunden om du vill cykla snabbt och du hade möjlighet att utesluta en av resistivkrafterna från fysiken, du skulle vara klok att ta bort den aerodynamiska komponenten. "

För att sätta detta i ett sammanhang, i spårcykling på elitnivå (där det uppenbarligen inte finns några bilar att gömma sig bakom!), aerodynamiskt drag svarar vanligtvis för cirka 95% av den totala motståndskraften.

Således hjälpte dragfordonet i Campbells rekordförsök honom på två avgörande sätt. Först, det gjorde honom snabbare, vilket minskar hans energiförbrukning under acceleration.

Andra, bilens slipstream -fäste (i princip en korsning mellan en spoiler och ett tält, bakom vilken Campbell positionerade sig under resan) tog bort mycket av det aerodynamiska motståndet som annars skulle bli oöverstigligt vid sådana svindlande hastigheter.

Genom att åka i fordonets kölvatten, ryttaren kommer att uppleva både låga relativa vindhastigheter och lågt aerodynamiskt motstånd. Faktiskt, om ryttaren är korrekt placerad, luftflödet i bilens kölvatten kan faktiskt generera en framdrivande aerodynamisk kraft - effektivt, fordonet "drar" lite luft bakom det, och ryttaren kan därmed sugas med den.

Hur är det med de fysiska kraven för att bibehålla den hastigheten efter släpsläppet? Detta beror främst på storleken på redskapet som används, och rullmotståndet som måste övervinnas. Enligt mina beräkningar, och förutsatt att aerodynamiskt drag bakom dragbilen är försumbar, att slå 300 km i timmen (nästa stora milstolpe för både mäns och kvinnors slipstream-rekord) skulle kräva att ryttaren bibehåller en effekt på 600-700 watt under de 2,4 sekunder som det skulle ta att åka genom 200m tidsfällan.

Det verkar tillräckligt uppnåeligt, givet Tour de France -ryttare kan lägga ut mer än 1, 000W för en hel minut eller mer.

Så dragfordonet är verkligen den avgörande faktorn, snarare än ryttarens fysiska prestanda. Faktiskt, om ryttaren skulle dra sig ur slipströmmen efter att ha dragits upp till 300 km i timmen, energibehovet för att bibehålla denna hastighet skulle vara i storleksordningen 100 kilowatt-ungefär prestanda för en motor med hög effekt!

Hur är det med cykelrekord utan stöd?

Med tanke på den avgörande betydelsen av att övervinna aerodynamiskt drag, det är ingen överraskning elitcykelteam satsar så mycket på aerodynamisk forskning och utveckling.

Faktiskt, aerodynamiken för konventionella cyklar och körpositioner är långt ifrån optimal. Detta är uppenbart när vi jämför hastigheter som uppnås på konventionella cyklar med de för ett "faired liggande människodrivet fordon". Detta är en modifierad cykel på vilken ryttaren ligger i liggande läge, med pedalerna framtill, inuti en aerodynamisk täckning som kallas en kåpa.

Hastighetsrekordet för ett sådant fordon över 200m avstånd ligger för närvarande på 144km i timmen. Detta är ungefär dubbelt så snabbt som topphastigheter som uppnås vid velodromsprinter på en konventionell spårcykel.

David Burton, chef för Monash University:s vindtunnelforskningsanläggning, säger elitcykling "har redan uttömt den lågt hängande frukten när det gäller att få en konkurrensfördel genom aerodynamik, "med tanke på sportens regler och begränsningar när det gäller utrustningsdesign och ryttarposition.

Men han tillägger att det fortfarande finns några högteknologiska forskningsvägar för att förbättra prestanda, inklusive "avancerade experimentella testtekniker och högupplösta numeriska simuleringar av flödesfälten runt cyklister."

Som vi har sett ovan, det finns nog fortfarande potential för ännu högre hastigheter när det gäller slipstream-assisterad cykling. Jag föreslår att det är inom ramen för nuvarande mänsklig prestanda på elitnivå för att uppnå hastigheter som närmar sig 400 km i timmen när de omges i ett fordons spår.

Kanske blir utmaningen i slutändan psykologisk:skulle någon våga prova det?

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.