Інтерактивний калькулятор енергетичної потужності на основі моделі

Одиниці: імперська метрика

потужності

Параметри їзди та велосипеда

Параметри навколишнього середовища

Поділіться своїми параметрами параметрів з іншими

Якщо ви подаєте заявку ват потужності, ви будете їздити зі швидкістю миль/год .
Якщо ви хочете їхати зі швидкістю миль/год, ви повинні подати заявку ват влади.

Фізика, що впливає на їзду на велосипеді з постійною швидкістю

Ця веб-сторінка використовує фізичні моделі сил на велосипедиста, щоб допомогти вам оцінити взаємозв'язок між ними потужність P (Вт) і швидкість V (км/год) велосипедиста. Для цього потрібно оцінити кілька параметрів; наводяться обґрунтовані дефолти.

Є три основні сили, які ви, як велосипедист, повинні подолати, щоб рухатися вперед:

    Сила тяжіння: Якщо ви їдете на підйомі вгору, ви боретеся з гравітацією, але якщо ви їдете на схилі, гравітація працює для вас. Ця сторінка вимірює крутизну пагорба у відсотках G: підйом, поділений на пробіг, помножений на 100. Чим важчі ви та ваш велосипед, тим більше енергії потрібно витратити, щоб подолати гравітацію. Спільна вага вас (велосипедиста) та вашого велосипеда W (кг). Постійна сили тяжіння g становить 9,8067 (м/с 2).


Формула сили тяжіння, що діє на велосипедиста, в метричних одиницях:

\ (\ qquad F_> = 9.8067 \ cdot \ sin (\ arctan (\ frac)) \ cdot W \)
Опір коченню: Тертя між вашими шинами та дорожнім покриттям уповільнює вас. Чим складніша дорога, тим більше тертя ви відчуєте; чим вища якість ваших шин та гуми, тим менше тертя ви відчуєте. Крім того, чим важчі ви та ваш велосипед, тим більше тертя ви відчуєте. Існує безрозмірний параметр, який називається коефіцієнт опору коченню, або Crr, що фіксує нерівність дороги та якість ваших шин.


Формула для опору коченню, що діє на велосипедиста, в метричних одиницях:

\ (\ qquad F_> = 9,8067 \ cdot \ cos (\ arctan (\ frac)) \ cdot W \ cdot C_ \)
Аеродинамічний опір: Коли ви крутите по повітрю, ваш велосипед і тіло повинні штовхати повітря навколо вас, подібно до того, як снігоочисник виштовхує сніг з дороги. Через це повітря під час їзди чинить на вас силу. Є кілька речей, які диктують, наскільки сила повітря діє на вас. Швидше ви їдете, швидкість V (м/с), тим більше сили повітря штовхає на вас. Крім того, ви і ваш велосипед маєте певну лобову область A (м 2) до повітря. Чим більше ця фронтальна площа, тим більше повітря вам доведеться витіснити, і тим більша сила повітря штовхає на вас. Ось чому велосипедисти та виробники велосипедів намагаються звести до мінімуму зону фронту в аеродинамічному положенні. Щільність повітря Ро (кг/м 3) також важливий; чим щільніше повітря, тим більше сили воно надає на вас.

Нарешті, є й інші ефекти, такі як слизькість вашого одягу та ступінь повільного потоку повітря, а не турбулентно навколо вас та вашого велосипеда. В цьому також допомагає оптимізація аеродинамічних положень. Ці інші ефекти фіксуються в іншому безрозмірному параметрі, який називається коефіцієнт опору, або Компакт-диск. Іноді ви побачите людей, які говорять про "Компакт-диск · A", або CdA. Це лише коефіцієнт опору Компакт-диск помножене на лобову площу A. Якщо у вас немає доступу до аеродинамічної труби, це важко виміряти Компакт-диск і A окремо; натомість люди часто просто вимірюють або роблять висновки Компакт-диск · A як комбіноване число.

Формула аеродинамічного опору, що діє на велосипедиста, в метричних одиницях:

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

Загальна сила, яка чинить опір вам, велосипедисту, є сумою цих трьох сил:

На кожен лічильник, який ви рухаєтеся вперед, ви витрачаєте енергію, долаючи цю резистивну силу. Загальна кількість енергії, яку ви повинні витратити, щоб пройти відстань D (m) проти цієї сили називається Робота (Джоулі), що Ви робите:

Якщо ви рухаєтеся вперед зі швидкістю V (м/с), тоді ви повинні подавати енергію з такою швидкістю, яка є достатньою, щоб зробити роботу для руху V метрів щосекунди. Ця норма витрат енергії називається потужність, і воно вимірюється у ватах. Потужність Колесо (Вт), які необхідно подати на колеса вашого біцилету, щоб подолати загальну резистивну силу Фрезист (Ньютон) під час руху вперед зі швидкістю V (м/с) становить:

Ви, велосипедист, є двигуном, що забезпечує цю потужність. Потужність, яка повинна надаватися колесам вашого велосипеда, походить від ваших ніг, але не вся сила, яку доставляють ваші ноги, доходить до коліс. Тертя в приводі (ланцюги, шестерні, підшипники тощо) спричиняє незначні втрати, як правило, близько 2%, за умови, що у вас чистий і добре змащений привід. Давайте назвемо відсоток втрати накопичувача Лоссдт (відсоток).

Отже, якщо сила, яку забезпечують ваші ноги, є Plegs (Вт), тоді потужність, яка спрямовує його до колеса:

Поклавши все разом, рівняння, яке пов'язує потужність, що виробляється вашими ногами, зі стаціонарною швидкістю, яку ви подорожуєте:

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

Одне із страшних наслідків цього рівняння полягає в тому, що при високій швидкості потужність, яку ви повинні виробляти, пропорційна куб вашої швидкості. Отже, щоб збільшити швидкість на 25%, вам потрібно збільшити свою потужність майже вдвічі!