Пело Билбао, по време на Тур де Алпи. Снимка: Astana Pro Team

теглото

В тази втора статия бих искал да поговоря с вас за това как теглото на велосипедиста влияе върху общото представяне по време на каране на велосипед; Ще го анализираме както при изкачвания, така и при равни. За да го разберем по-добре и по-ясно, ще го анализираме, като сравним двама колоездачи, един лек и нормално повече катерач с около 60 килограма и друг по-тежък от 76 килограма.

Тези тежести не са избрани случайно, а въз основа на тези на двама добре познати професионални велосипедисти и които ще вземем за пример за тази статия. Пело Билбао (Astana Pro Team -in 2020 in Bahrain-McLaren-) може напълно да изпълни ролята на лек велосипедист от 60 килограма, докато Тони Мартин (Катуша-Алпецин -в 2020 в Team Jumbo-Visma-) може да бъде пример за най-тежкия колоездач и 76-килограмов валяк.

Тони Мартин, на Dauphiné 2017. Снимка: Тим Де Ваеле

Пело Билбао, на пълно работно време. Снимка: Bettiniphoto

След като въвеждането приключи и за да разберем по-добре крайните резултати, ще изложим параметрите, които пречат на напредъка на нашия велосипед, когато караме както по равнината, така и нагоре или надолу. Както повечето от вас знаят, има няколко фактора, които забавят напредъка ни, когато караме велосипед. Ще ги покажем по-долу, без да навлизаме твърде дълбоко в уравненията зад всеки параметър, тъй като всяко от тях би довело до пълна статия. Съпротивленията, които възпрепятстват напредъка ни при въртене на педалите и изяждат силата, която генерираме, когато се движим, са следните:

  • Аеродинамична устойчивост или «Drag»
  • Съпротивление при търкаляне или «Съпротивление при търкаляне»
  • Устойчивост поради гравитацията
  • Механична устойчивост на загуби

Важно е, въпреки че априори може да изглежда малко сложно, обяснете тези четири концепции една по една, вижте как те влияят отделно на велосипедиста и след това извършете общия сравнителен анализ, и покажете как те варират в зависимост от наклона и скоростта, благоприятствайки или увреждайки един велосипедист над другия, в зависимост от теглото на всеки един.

Аеродинамична устойчивост или "Drag"

Въздухът като течност предлага устойчивост на нашия напредък, когато караме велосипед. Всички ние, които караме велосипед, сме изпитвали, например, при спускания как, когато променяме позата си на велосипеда, скоростта ни се увеличава или намалява. Това се дължи на аеродинамичното съпротивление, представено от флуида (в случая въздуха), когато го пресичаме. Това съпротивление е по-високо или по-малко в зависимост от позицията ни на мотора.

Аеродинамичното съпротивление или сила (Fd), които се противопоставят на нашето напредване, са пряко свързани с:

  • Челна площ, проектирана от ездача (A).
  • Cd = аеродинамичен коефициент.
  • Плътност на въздуха (d).
  • Относителна скорост между колоездач и течност, в този случай въздух (v).

Трябва да се отбележи, че аеродинамичното съпротивление в това уравнение е пропорционално на квадрата на скоростта, така че lскоростта е параметърът, който има най-голямо влияние върху силата, която вятърът оказва върху нашето напредване. Това означава, че когато скоростта на велосипедиста се увеличи, аеродинамичното съпротивление или „плъзгане“ се увеличава експоненциално. Това е причината, когато преминем от 25 км/ч до 30 км/ч, ние трябва тласък само 30-35w нашата сила, но вместо това, ако искаме да увеличим скоростта си от 40km/h до 45km/h, ние трябва нараства нашата сила между Приблизително 80-85w. Тези изчисления се основават на ездач, който се движи на лостовете и с прогнозен CdA от 0,29.

На графиката, която виждате по-долу, е ясно показано как "Drag" или аеродинамичното съпротивление варира в зависимост от скоростта и как се увеличава експоненциално, когато увеличаваме споменатата скорост:

Както се вижда на графиката, аеродинамичното съпротивление е белязано от известния CdA (коефициент на съпротивление Cd, умножен по проектираната челна площ) на всеки и скоростта, а не от теглото на ездача.

Вземете например данните на и двамата колоездачи с 50 км/ч. Както може да бъде видяно, Pello Bilbao ще се нуждае от 395w (CdA = 0,285) или колкото е същите 6.58w/ kg за преодоляване на въздушното съпротивление при тази скорост, докато Тони Мартин ще се нуждае от 423w (CdA = 0,305) или говорене във ватове на килограм, 5,56w/kg.

ИТова е причината, поради която по-тежките ездачи обикновено са по-добри състезатели по време на време, Поради факта, че в часовите изпитания той се търкаля с високи скорости и разликата се отбелязва с абсолютните ватове, които велосипедистът може да развие. Както видяхме, теглото не е определящ фактор за аеродинамичното съпротивление. Понякога все още виждам велосипедисти да полудяват за няколко допълнителни грама на велосипеда си, когато плоските етапи или изпитанията по време не са определящ фактор, както видяхме.

Забележка: Въздействието, което теглото на велосипедиста + велосипеден комплект има, когато караме по равнината, е в промените в скоростта, които не са нищо повече от ускорение и спиране, където, разбира се, колкото по-голямо е теглото, толкова по-трудно е спирайте и ускорете велосипеда. Но ако продължим да говорим за няколко грама на нашия мотор, този фактор също няма голямо влияние.

Съпротивление при търкаляне или "Съпротивление при търкаляне":

Съпротивлението при търкаляне, както подсказва името му, не е нищо повече от съпротивлението, което предлага контактът или триенето между нашите гуми и земята при търкаляне. Това съпротивление при търкаляне, ако го изразим във ватове (мощност, генерирана от велосипедиста и използвана за преодоляване на съпротивлението при търкаляне), Зависи от теглото на велосипедиста плюс това на неговия велосипед, скоростта, с която се движим, и коефициента на съпротивление при търкаляне (Crr).

Този коефициент на търкаляне, известен като Crr, е безразмерен и зависи от своя страна от множество фактори като налягането в гумите, материалът и съставът на тръбата или гумата, вид настилка, по която се движим, състояние на пътя или пътеката, ширина и диаметър на колелото, температура и др.. Понастоящем има няколко лаборатории по света с възможност за надеждно измерване на коефициента на съпротивление при търкаляне на велосипедните гуми.

Също така споменете, че допреди няколко години не се отделяше много внимание на този фактор на съпротива, но, както днес и особено в професионалното шосейно колоездене, всеки ват е от значение, особено в изпитанията на времето, все повече се вземат предвид при избора на една или друга гума. Както вече посочих, няма да се задълбочавам повече в темата, нито ще обяснявам уравненията, тъй като бих дал за пълна статия. Нека просто го запазим Съпротивлението при търкаляне, изразено във ватове, е пряко пропорционално на теглото на велосипедиста + велосипеден комплект и скоростта, с която караме.

Нека го видим с примера на Пело Билбао и Тони Мартин, ще видите как е по-просто, отколкото изглежда. Нека си представим, че и двете имат едни и същи тръби, напомпани до едно и също налягане и че коефициентът им на търкаляне е Crr = 0,0036. Графиката, показана по-долу, показва как съпротивлението при търкаляне варира във ватове (w) като функция от скоростта и теглото на всеки велосипедист.

Както можете да видите от графиката, тъй като скоростта на велосипедистите се увеличава, съпротивлението при търкаляне за преодоляване е по-голямо. Например при еднакви условия и за двете, Pello Bilbao, подвижен с 50 км/ч, ще консумира 29,5w от цялата генерирана мощност, за да се преодолее съпротивлението при търкаляне, докато Тони Мартин ще се нуждае от 37w от цялата си сила да се търкаля с 50 км/ч и да преодолява тази съпротива. Както можете да видите, теглото влияе на съпротивлението при търкаляне: колкото по-голямо е теглото, разбира се, толкова по-голямо е съпротивлението..

Устойчивост поради гравитация:

Тази съпротива е може би най-лесна за разбиране, тъй като всички сме я изпитвали в даден момент. Съпротивлението поради гравитацията, както добре знаете, зависи от теглото на групата колоездачи плюс велосипеда им, както и от наклона на пътя или пистата, по която пътуваме.. Преобръщането на тежестта ни помага напред, в зависимост от наклона, по който се спускаме; на равнината съпротивлението поради гравитацията е нула; и при издигане споменатото съпротивление се увеличава пропорционално с наклона на изкачването, който изкачваме, колкото по-висок е наклонът, толкова по-голямо е съпротивлението за преодоляване, очевидно. Ако изразяваме съпротивлението поради гравитацията във ватове, трябва да включим в уравнението скоростта, с която циркулираме.

Ще видим със същия пример на Пело Билбао и Тони Мартин какво означава във ватове за преодоляване на съпротивлението, предлагано от гравитацията. Ще направим изчисленията с постоянна скорост от 20 км/ч за двамата колоездачи и ще изчислим необходимите ватове при различни наклони (проценти на изкачване):

Ще видим с числени примери на двамата колоездачи какво означава във ватове да се преодолее силата на гравитацията. Както се вижда на графиката, с увеличаване на наклона теглото се превръща във все по-определящ фактор и се подчертава разликата във ватове, които и двамата велосипедисти трябва да движат, за да се изкачат със същата скорост (20 км/ч в този случай). Нека да видим резултатите с по-добра таблица:

Както виждаме, от наклон от 8-10% разликата във ватове, която трябва да бъде преодоляна от Пело Билбао и Тони Мартин, започва да се увеличава по очевиден начин.. Въпреки че ватовете на килограм са еднакви и в двете, нека разгледаме примера на 12% наклон. Докато за Пело Билбао, съпротивлението, предлагано от гравитацията, би предположил мощност за победа от 392w, за Тони Мартин би предположил 497w, с което то би могло да се издигне до същата скорост от 20 км/ч. изток 105w стъпка обикновено е непосилно за тежки колоездачи, които не могат да поддържат тази абсолютна мощност дълго време и дава предимство на леките велосипедисти с добро съотношение вата на килограм.

Пело Билбао. Снимка: Bettini/Astana Pro Team

Устойчивост на механични загуби:

Това е съпротивлението, което възниква поради триене или триене между различни компоненти на велосипеда, като триенето на веригата с зъбните колела и плочите, триенето на лагерите на колелата или задните ремъчни шайби и т.н.

Тези съпротивления са много трудни за количествено определяне, тъй като обикновено са малки. Те от своя страна се влияят от множество фактори като износване на частите, натрупана мръсотия, производствен материал и качество на компонентите, пролуки и др. В момента има търговски марки, които предлагат керамични лагери, специални вериги за триене, както и ексклузивни компоненти с по-добро представяне от традиционните.

Съчетавайки всички фактори!

След като всеки от аспектите, които влияят на напредъка при каране на велосипед, са били изложени отделно, трябва да добавим всички, за да можем да анализираме и определим общата мощност, която трябва да се развие от велосипедиста. По този начин можем да видим в кой момент теглото се превръща в определящ фактор в ущърб на аеродинамиката и обратно.. За това се връщаме, за да изберем примера на Пело Билбао и Тони Мартин, и правим отново същите оценки, използвайки всички параметри, споменати по-горе:

Нека първо анализираме данните от Пело Билбао. Като се вземе предвид наклонът на пътя и някои мощности, във ватове на килограм за Pello между 5.9w/kg и 6.6w/kg, какво би било разпределението между аеродинамичното съпротивление, съпротивлението поради гравитацията и съпротивлението при търкаляне, общата произведена мощност, произведена от Пело Билбао, както и скоростта, с която ще се търкаля. Няма да вземем предвид съпротивлението поради механични загуби, тъй като те са сложни за изчисляване и не предполагат големи загуби, ако велосипедът е в добро състояние.

Нека сега сравним графиката на Пело Билбао с графиката на Тони Мартин. Ще вземем за референция скоростите и наклоните, които сме използвали за Пело Билбао, и ще изчислим общата мощност, която трябва да изпълни Тони Мартин, за да работи и двете със същата скорост. Ще покажем също разпределението на мощността между аеродинамичен процент, процент на търкаляне и ефекта на гравитацията.

Тук имаме отговора защо в пристанищата, които наричаме опънати, с леки наклони от 4 и 5%, не по-големи от 6%, карането на партньорско колело ни помага да караме по-удобно и да спестим малко ватове. Както се вижда от двете графики, когато се движим по тези леки склонове с висока интензивност, ние можем да достигнем относително високи скорости, Това от своя страна означава, че аеродинамичният компонент има голямо тегло в мощността, която трябва да произвеждаме (оранжев цвят), което води до гореспоменатото предимство на търкаляне до колелото.

Ще видим двете графики в едно и също сравнение, изразено в w/kg за всеки от велосипедистите. По този начин ще видим данните по-ясен начин. Както може да се види в таблицата по-долу, стига CdA на тежкия ездач да не е твърде висок, ще има явно предимство спрямо по-тежкия ездач, докато се достигне приблизително 7-8% наклон, където скоростите са намалени до такава степен, че аеродинамичното съпротивление губи почти цялата си стойност, и почти цялата съпротива за преодоляване се генерира от гравитацията. В този момент ватовете на килограм се изравняват за всички ездачи, което дава предимство на ездачите с добро съотношение мощност/тегло..

Както се вижда в таблицата, ватовете на килограм тегло, които Тони Мартин ще трябва да движи, за да върви със същата скорост като Пело Билбао, са по-малко, без наклон или без наклон, и при високи скорости.

Както видяхте Теглото се превръща в определящ фактор при изкачване по стръмни склонове, но това е аспект, който при равни пътища или с леки наклони и особено при шофиране с висока скорост не оказва голямо влияние, давайки предимство на мощни колоездачи (обикновено по-тежки) със способността да развиват големи абсолютни сили.

Ще покажем какви общи изводи можем да направим от всички тези данни:

• От 30-32 км/ч аеродинамиката е ключова, и не забравяйте, че мощността, която трябва да генерираме, за да се движим с по-висока скорост, се увеличава експоненциално. Ето защо подобряването на CdA, особено за етапите на хронометрията, е една от предпоставките днес в професионалното колоездене.

• Най-тежките колоездачи имат предимство в равни площи и с леки изкачвания (1% -2%), стига коефициентът му на съпротивление да не е прекалено висок, тъй като аеродинамиката отнема по-голямата част от мощността, която генерираме, а теглото не е решаващо.

• Изборът на тръби или гуми е от ключово значение за подобряване на производителността, особено в етапите на хронометрията, където скоростите са високи. За да ви дадем представа за ефекта, който може да има: 70-килограмов велосипедист, каращ с 45 км/ч с гума с добър коефициент Crr = 0,0032, би трябвало да победи 27,46w, докато същият велосипедист при същите условия използва гума с коефициент Crr = 0,0052 ще похарчи 44,43w за преодоляване на силата на триене.

• На склонове над 7%, на практика цялата мощ, която генерираме, се консумира, за да се преодолее ефектът на гравитацията, така че велосипедистите с добро съотношение вата към килограм ще имат предимство, независимо от теглото си.

• Благодарение на аеродинамичния фактор, в пристанища с леки наклони, които могат да се изкачват с високи скорости, ефектът от "отидете на колело" ще бъде от полза и ще ни спести няколко вата.

Забележка: Всички изчисления в тази статия са извършени теоретично, така че има фактори като изправяне на педала, механична ефективност на всеки ездач, ускорение и спиране и т.н. което ще промени резултатите до известна степен.

Надявам се, че сравнителният анализ между велосипедисти с различно тегло ви е харесал. В бъдещи статии ще навлезем малко по-подробно във всяка от съпротивленията, които се противопоставят на напредъка на велосипедиста и ще покажем как различните фактори, които ги съставят, им влияят.

* Оригинална статия, публикувана на 26 юни 2018 г.