Unități: metrica imperială

ciclism

Parametrii călărețului și bicicletei

Parametrii de mediu

Partajați setările parametrilor altora

Dacă aplicați wați de putere, vei călări cu viteză mph .
Dacă vrei să mergi cu viteză mph, trebuie să aplicați wați de putere.

Fizica care afectează ciclismul la viteză constantă

Această pagină web folosește modele fizice de forțe pe un ciclist pentru a vă ajuta să estimați relația dintre puterea P (wați) și viteza V (km/h) ale unui ciclist. Pentru a face acest lucru, trebuie să estimați mai mulți parametri; sunt date implicite rezonabile.

Există trei forțe primare pe care tu, ca biciclist, trebuie să le depășești pentru a merge mai departe:

    Gravitatie: Dacă mergi cu bicicleta în sus, lupți împotriva gravitației, dar dacă mergi cu bicicleta în jos, gravitația funcționează pentru tine. Această pagină măsoară abruptitatea unui deal în termeni de grad procentual G: crește împărțit la alergare, înmulțit cu 100. Cu cât ești mai greu și cu bicicleta ta, cu atât trebuie să cheltuiți mai multă energie pentru a depăși gravitația. Greutatea combinată dintre dvs. (ciclistul) și bicicleta dvs. este W (kg). Constanta forței gravitaționale g este 9.8067 (m/s 2).


Formula forței gravitaționale care acționează asupra unui ciclist, în unități metrice, este:

\ (\ qquad F_> = 9.8067 \ cdot \ sin (\ arctan (\ frac)) \ cdot W \)
Rezistență la rostogolire: Fricțiunea dintre anvelope și suprafața drumului vă încetinește. Cu cât drumul este mai accidentat, cu atât veți experimenta mai multe fricțiuni; cu cât anvelopele și tubul dvs. sunt de calitate superioară, cu atât veți experimenta mai puține fricțiuni. De asemenea, cu cât ești mai greu și cu bicicleta ta, cu atât vei avea mai multe fricțiuni. Există un parametru adimensional, numit coeficientul de rezistență la rulare, sau Crr, care surprinde accidentarea drumului și calitatea anvelopelor.


Formula pentru rezistența la rulare care acționează asupra unui ciclist, în unități metrice, este:

\ (\ qquad F_> = 9.8067 \ cdot \ cos (\ arctan (\ frac)) \ cdot W \ cdot C_ \)
Tragere aerodinamică: Pe măsură ce parcurgi ciclul prin aer, bicicleta și corpul tău trebuie să împingă aerul în jurul tău, similar cu modul în care o plugă de zăpadă împinge zăpada din drum. Din această cauză, aerul exercită o forță împotriva ta în timp ce călătorești. Există câteva lucruri care dictează câtă forță exercită aerul împotriva ta. Cu cât călătoriți mai repede, viteza V (m/s), cu atât mai multă forță împinge aerul împotriva ta. De asemenea, dumneavoastră și bicicleta dvs. prezentați o anumită zonă frontală A (m 2) către aer. Cu cât această zonă frontală este mai mare, cu atât trebuie să deplasați mai mult aer și cu atât este mai mare forța pe care aerul o împinge împotriva voastră. Acesta este motivul pentru care bicicliștii și producătorii de biciclete încearcă din greu să minimizeze zona frontală într-o poziție aerodinamică. Densitatea aerului Rho (kg/m 3) este de asemenea important; cu cât aerul este mai dens, cu atât mai multă forță îl exercită asupra ta.

În cele din urmă, există și alte efecte, cum ar fi alunecarea hainelor și gradul în care aerul curge laminar, mai degrabă decât turbulent în jurul tău și al bicicletei tale. Optimizarea pozițiilor aerodinamice vă ajută, de asemenea, în acest sens. Aceste alte efecte sunt capturate într-un alt parametru adimensional numit coeficient de rezistenta, sau CD. Uneori vei vedea oameni vorbind despre „CD · A", sau CdA. Acesta este doar coeficientul de tragere CD înmulțit cu zona frontală A. Dacă nu aveți acces la un tunel de vânt, este greu de măsurat CD și A separat; în schimb, oamenii adesea doar măsoară sau deduc CD · A ca număr combinat.

Formula pentru tracțiunea aerodinamică care acționează asupra unui ciclist, în unități metrice, este:

\ (\ qquad F_> = 0,5 \ cdot C_ \ cdot A \ cdot \ mbox \ cdot V ^ 2 \)

Forța totală care te rezistă, ciclistului, este suma acestor trei forțe:

Pentru fiecare metru pe care îl parcurgeți înainte, cheltuiți energie depășind această forță rezistivă. Cantitatea totală de energie pe care trebuie să o cheltuiți pentru a vă deplasa la o distanță D (m) împotriva acestei forțe se numește Muncă (Joule) pe care le faceți:

Dacă mergi înainte cu viteză V (m/s), atunci trebuie să furnizați energie la o rată care este suficientă pentru a face munca pentru a vă deplasa V metri în fiecare secundă. Această rată a cheltuielilor energetice se numește putere, și se măsoară în wați. Puterea Pwheel (wați) care trebuie furnizați roților bicilei dvs. pentru a depăși forța rezistivă totală Fresist (Newtoni) în timp ce se deplasează înainte cu viteză V (m/s) este:

Tu, ciclistul, ești motorul care furnizează această putere. Puterea care trebuie furnizată roților bicicletei vine de la picioare, dar nu toată puterea pe care o furnizează picioarele ajunge la roți. Fricțiunea în trenul de antrenare (lanțuri, roți dințate, rulmenți etc.) cauzează o cantitate mică de pierderi, de obicei în jur de 2%, presupunând că aveți un tren de transmisie curat și frumos lubrifiat. Să numim procentul de pierderi de conducere Lossdt (la sută).

Deci, dacă puterea pe care o oferă picioarele tale este Plegs (wați), atunci puterea care ajunge la roată este:

Punând totul împreună, ecuația care leagă puterea produsă de picioarele tale de viteza de echilibru pe care o parcurgi este:

\ (\ qquad P_> = \ left (1 - \ frac _ >> \ right) ^ \ cdot \ left [\ left (9.8067 \ cdot W \ cdot \ left [\ sin (\ arctan (\ frac)) + C_ > \ cdot \ cos (\ arctan (\ frac)) \ right] \ right) + \ left (0,5 \ cdot C_ \ cdot A \ cdot \ mbox \ cdot V ^ 2 \ right) \ right] \ cdot V \)

Una dintre implicațiile înfricoșătoare ale acestei ecuații este că, la viteză mare, puterea pe care trebuie să o produceți este proporțională cu cub a vitezei tale. Deci, pentru a crește viteza cu 25%, trebuie să vă dublați puterea!