Skocz do zawartości


Zdjęcie

Fizyka w rowerze


36 odpowiedzi w tym temacie

#1 D3biec

D3biec
  • Użytkownik
  • 318 postów
  • SkądPoznań

Napisano 30 styczeń 2012 - 19:20

W zasadzie nie wiem gdzie powinienem założyć temat.

Otóż natknąłem się wertując informacje w sieci na taką oto stronkę
http://uzurpator.com.pl/?rowery,1

Wydała mi się o tyle ciekawa, że porusza zagadnienia dotyczących np wpływu masy kół czy całkowitej masy roweru na jazdę. Autor dokonuję analizy ich wpływu na podstawie fizycznych obliczeń.

Z takich ciekawszych wniosków (pozwoliłem sobie skrótowo przytoczyć niektóre fragmenty tekstu):

1. Różnica, między nazwijmy to zwykłą, a bardzo sztywną ramą biorąc pod uwagę straty na uginanie przy pedałowaniu jest marginalna.

"Rower nie jest maszyną idealnie sztywną. Ze względu na obciążanie roweru różnymi siłami zginającymi zmieniają się fizyczne wymiary poszczególnych rurek, korb i innych kawałków aluminium / stali / karbonu / plastiku / innych tworzyw :).

Energia tutaj jest zużywana głównie na wywoływanie odkształceń sprężystych. Na szczęście, większość energii w to włożonej zostanie odzyskana ze względu na fakt, iż odkształcenia sprężyste mają bardzo wysoką sprawność.

Straty te są rzędu dziesiątych części procenta bilansu energetycznego."

2. Podczas podjeżdzania dominującym oporem nie jest opór aerodynamiczny a opór związany z pokonaniem różnicy wysokości

"Przy nachyleniu 1% i prędkości 3 m/s pokonanie podjazdu w naszym przykładzie wymaga tylko 23.5W mocy, zostawiając 251.5W na inne cele. Z drugiej strony przy 20% nachylenia utrzymanie prędkości 3m/s wymaga ponad 460W mocy, co jest … dużo." - dla układu kolarz + rower łącznie 80kg potrafiącego generować max 280W mocy

3. Ten sam zysk w czasie przy podjeździe da nam odchudzenie siebie, bądz dowolnego elementu roweru (ramy, kół bez znaczenia)

To moje przemyślenie - a w zasadzie wniosek z podpunktu 2. Wynika to z tego, że z fizycznego punktu widzenia przy podjazdach nie ma znaczenia czy rower waży 30kg a kolarz 50, czy rower 10 a kolarz 70 - liczy się tylko łączna masa i ile mocy generuje kolarz.

4. Masa kół ma marginalne znaczenie na przyśpieszenie roweru (na przykładzie układu kolarz + rower bez kół 80kg, prędkości 28,8km/h co daje 2560J energi kinetycznej na układ rower bez kół + rowerzysta, dla kół o masie 2kg ek to 55.5J czyli łącznie 2615.5J), aczkolwiek ma odrobine większe znaczenie dla przyśpieszenia roweru niż masa np ramy.

"Z tego możemy wysnuć wniosek, że jeżeli ograniczymy masę koła o 10%, to wpływ masy tegoż na przyspieszenie będzie o 10% mniejszy. W naszym przykładzie odchudzenie kół z 2kg do 1.8kg spowoduje, że zamiast 119J będą magazynować 107J.

Spowoduje to spadek całkowitej energii kinetycznej roweru z 2615J do 2603J, czyli spadek całkowitej energii kinetycznej o przytłaczające 0.5%.

To zaś oznacza, że prędkość maksymalną rowerzysta osiągnie 0.5% szybciej.

Z drugiej strony, miejmy na uwadze, że zmiana z '200g na kole' na '200g na ramie' daje jeszcze mniejsze profity, gdyż ledwie 0.2%!

Ergo: wszelakie opowieści o gigantycznych różnicach pomiędzy 'lekkimi' a 'ciężkimi' kołami można włożyć między bajki :)"


A jak Wy się na to zapatrujecie, te obliczenia są faktycznie rzetelne czy to pic na wode?

Pozdrawiam

#2 Virenque

Virenque
  • Moderator
  • 1536 postów
  • SkądPoznań

Napisano 30 styczeń 2012 - 19:30

3. Ten sam zysk w czasie przy podjeździe da nam odchudzenie siebie, bądz dowolnego elementu roweru (ramy, kół bez znaczenia)

To moje przemyślenie - a w zasadzie wniosek z podpunktu 2. Wynika to z tego, że z fizycznego punktu widzenia przy podjazdach nie ma znaczenia czy rower waży 30kg a kolarz 50, czy rower 10 a kolarz 70 - liczy się tylko łączna masa i ile mocy generuje kolarz.


Tylko trzeba też pamiętać, że odchudzenie siebie to często zmniejszenie masy mięśniowej, a więc jednocześnie spadek mocy. Jak ktoś jest bardzo zatłuszczony to lepiej żeby odchudził siebie niż sprzęt, ale ktoś wycieniowany chcąc zmniejszyć wagę zestawu kolarz+rower musi uderzać w sprzęt, bo z ciała nie ma już jak schodzić ;)

pzdr

#3 Gosc_cookie_*

Gosc_cookie_*
  • Gość

Napisano 31 styczeń 2012 - 10:39

Jest jesze jeden aspekt tego wszystkiego. Sprawność przekazywania napedu przez rowej jest bliska 100%, kolarz często jedzie na granicy swoich możliwosci jesli chodzi o moc, a wtedy czuje sie kazdy głupi %. Możesz tego doświadczyc chocby zmieniając opony w tym samym rozmiarze z takich które waża ok 200g na takie ważące gram 400 czy 500. Co do wagi elementów nie rotujacych i rowerzysty to pełna zgoda.

#4 D3biec

D3biec
  • Użytkownik
  • 318 postów
  • SkądPoznań

Napisano 01 luty 2012 - 17:39

Tak sobie myśle, jeżeli te fizyczne obliczenia są prawdziwe, to w zasadzie dla normalnego kolarza amatora nie ma najmniejszej róznicy czy będzie miał rowerek za 1k czy 15k. Zysk sztywniejszej ramy, mniejszej masy, lzejszych kół czy aerodynamiki roweru przełoży się może na jakieś 10% lepszych osiągów (przyśpieszenie, łatwość utrzymania prędkości na podjazdach, prędkość maksymalna), wszystkie pozostałe róznice to w zasadzie efekt placebo i naszej psychiki - "mam droższy rower, więc musi być szybszy". Aczkolwiek rozważamy tu wciąz dwie kolarki a nie np górala i czasówkę.

Wydaje mi się, że większy zysk można osiągnąć dobierając ciut lepiej geometrie/rozmiar ramy czy też np długość korb i przełożenia niż idąc w sprzęt high-end co dla wszystkich szczególnie mniej zamożnych kolarzy powinno być dość... budujące :-D

#5 bezdred

bezdred
  • Użytkownik
  • 491 postów
  • SkądPTB

Napisano 01 luty 2012 - 18:45

No wiadomo, że jak ktoś bardziej się przykłada do kupowania super sprzętu niż do treningu to potem ma wyniki jakie ma i jest nazywany lanserem bo reprezentuje sobą poziom lansu a nie poziom jazdy :mrgreen:
Z drugiej strony sporo osób co kupuje rowery za 15 tyś albo składa maszyny ważące 6 kg to pewnie zajawkowicze i to raczej kwestia radości z posiadania takiego czegoś wyjątkowego niż walki o lepsze wyniki..... chociaż w czasówkach ma to pewnie większy sens włącznie z dziwnymi pozycjami nie na moje plecy ;-) Są też kwestie jakości osprzętu i wygody przecież jeżdżąc na słabych kołach co boją się polskich dróg można dostać kuu..@@##$y! Tp samo z jakimiś manetkami co się np zacinają, przerzutki łapią luz a kaseta i łańcuch wyciąga o pół metra ...chociaż nowsze nie znaczy wytrzymalsze jak wiadomo.
I jeszcze kwestia tego ile możesz na rower poświecić kasy pomimo zarobków świadczyć może o stopniu cyklozy :mrgreen: A tutaj nie ma żartów...

#6 rzeznik

rzeznik
  • Użytkownik
  • 31 postów
  • Skądrzeszów

Napisano 01 luty 2012 - 20:03

a czy autor wział pod uwage ze wraz ze wzrostem predkosc wszystkie czynniki sie poteguja? calkiem inny jest opor powietrza , tarcie mechaniki itp przy predkosci 30km/h a 50km/h. nie jest to tak do konca wytluamczone.... pozatym badania i teoria swoja droga a praktyka swoja droga... kazdy kto ma choc troszke mocy w nogach czuje roznice przyspieszenia kolek 1,8kg malo sztywnych a kolek 1,2kg sztywnych, jeszcze na szytce...

#7 maciej1986

maciej1986
  • Użytkownik
  • 3267 postów
  • SkądPoznań

Napisano 01 luty 2012 - 20:13

Zastanawiam się czy w obliczenia z kołami nie wkradł się drobny błąd. Muszę odkopać notatki z fizyki gdzie było o inercji koła.


#8 spros

spros
  • Użytkownik
  • 663 postów
  • Skądpolska

Napisano 02 luty 2012 - 10:00

metoda naukowa analizowano kazdy element oddzielnie (dosc rzetelnie), ale nie ma zbiorczego podsumowujacego artykulu co bedzie jesli zastosuje wszystkie te ulepszenia na raz.
tu 2%, tam 4,5%, gdzie indziej 0,5%. kilka takich procentow, a jest to procent skladany! da sumarycznie np 20 czy 30% roznicy pomiedzy dobra kolarzowka a jakims tam goralem.

#9 D3biec

D3biec
  • Użytkownik
  • 318 postów
  • SkądPoznań

Napisano 02 luty 2012 - 10:32

spros, a jak to wygląda między budżetową kolarą, a taką powiedzmy na full carbonie i pełnym dura ace/super recordzie/redzie? Mam tu na myśli identyczną pozycje na rowerze, warunki itp natomiast to co by różnicowało te 2 rowery to tylko np aerodynamika samego roweru, jego sztywność, masa i ewentualnie opór toczenia opon (chyba nic nie pominąłem).

Trzeba będzie zliczyć te cząstkowe zyski, ale wydaje mi się, że kolosalnej różnicy nie będzie. To by np też mogło wyjaśniać, dlaczego zawodowi kolarze często jeżdżą na rowerach cięższych niż ten limit uci ale to tylko takie gdybanie.

#10 spros

spros
  • Użytkownik
  • 663 postów
  • Skądpolska

Napisano 02 luty 2012 - 11:22

jak zmienilem kiepskie kola na znacznie mocniejsze (sztywniejsze) o podobnej geometrii (szprychy itp) i masie to wzrost predkosci sredniej byl zauwazalny. okolo 15 minut na okolo 100km. zwlaszcza na odcinkach z kiepskim asfaltem rower szedl jak w maselko a wczesniej znacznie zwalnial przy tej samej mocy.
na bruku na starych kolach nie przekraczalem 20km/h na nowych jechalem komfortowo okolo 30km/h. jak do tego dolorzylem karbon odczuwam niesamowita przyjemnosc jazdy po bruku z predkosciami powyzej 40km/h. na zestawie na alu + slabe kola przy > 25 tracilem panowanie nad rowerem.
wiec nikt nie przekona mnie ze nie warto inwestowac w sztywnosc i tlumienie razem, czyli w karbon. tak, jestem zwolennikiem karbonowych frame setow.
inaczej jest na dobrym asfalcie. na okolo 45km trasie z 500m przewyzszenia roznica miedzy alu na dobrych kolach a karbonem na dobrych kolach jest taka ze ciezko zauwazyc (uzywam obu rowerow wymiennie). spadek masy karbonu rekompensuje obwieszenie szpejami (lemondka, lampki, extra bidony), wiec de facto moj slaby alu wazy tyle co niezly karbon ze szpejem. czasem jesli jest mozliwosc uzycia lemondki to karbonem jestem szybciej o jakies 5-10 minut, ale to wylacznie kwestia aero.
mysle ze na dobrej drodze, gdyby porownac slabe alu na slabych kolach do lepszego karbona na lepszych kolach i do tego nieobwieszonego szpejem to srednie byly by lepsze o jakies 5% na korzysc karbonu. przy tak krotkiej trasie (ponizej 100km). glownie zyskuje sie na podjazdach: masa roweru i sztywnosc (kol!) podczas ostrej wspinaczki.
na trasach > 500km srednie na karbonie tez beda nieco wyzsze, ale przede wszystkim komfort jazdy jest znacznie wiekszy. nawet glupia sprawa taka ze karbon jest cieply a alu zimne. jak nad ranem po kilkuset km w deszczu i chlodzie trzeba wziac zgrabialymi palcami zimna i mokra rure do reki to karbon chwyta sie znacznie latwiej i szybciej :-) o plecach czy ramionach juz nie wspomne bo to oczywiste.

#11 irimi

irimi
  • Użytkownik
  • 839 postów
  • Skądże znowu?

Napisano 02 luty 2012 - 13:31

Co do pkt. 3: zestawianie układu mas: kolarz+rower liczy się łączna masa, to nie do końca, jak słusznie z resztą zauważył Vireque.
No i mnie tak naszło, że...
Masa roweru ma znaczenie "tylko" wtedy, gdy kolarz znalazł swą idealną wagę, a raczej idealne proporcje pomiędzy masą mięśniową, jej "wydajnością" a zawartością niezbędnej (mimo wszystko) tkanki tłuszczowej. Wtedy dopiero winien szukać poprawy wyników w gramach (?!?!) w sprzęcie. Ale bądźmy szczerzy - na poziomie amatorskim taka sytuacja jest bardzo rzadka... Nowinki techniczne, gonitwa za zmniejszaniem masy roweru jest na pewno fajna i kręcąca, jednak na poziomie amatora, nawet zaawansowanego, rezerw zawsze w pierwszej kolejności należy szukać we właściwym treningu-odżywianiu-regeneracji. Dopiero potem jest sprzęt. Nawet zawodowcy, którzy tylko temu jednemu poświęcają czas cały czas szukają złotego środka, bo jeśli chodzi o sprzęt sprawa jest jasna...
Amator nie tylko rzadko kiedy ma doskonały plan treningu-odżywiania-regeneracji, ale przede wszystkim ma poza rowerem normalne życie, obowiązki, pracę, często fizyczną, rodzinne grille, placki mamusi itp. Jeśli kolarstwo jest pasją, dla wielu jedyną czy największą, to oczywiście takie poszukiwanie sprzętu idealnego wcale mnie nie dziwi. Grunt by nie stracić z oczy najważniejszego, nie tylko w tym sporcie...
Oczywiście pomijam tu argument spros'a - kto ma możliwości kupi sprzęt najwygodniejszy, zapewniający najwyższy dostępny dla niego komfort. To oczywiste, racja!, tak samo jak to, że pójdę na ryby z lepszą żyłką, choć ona za mnie ryb nie złowi, to jednak jeśli mogę, to taką kupię.
Grunt, żeby w tym wszystkim znaleźć właściwe proporcje i odpowiedzieć sobie zawsze najpierw na pytanie: co mogę poprawić w moim treningu-odżywianiu-regeneracji, gdzie znaleźć na to czas (!!!) itp., niż - co wcale nie takie rzadkie, głowić się jak tu uszczknąć 100 gram z mojego roweru. Mnie osobiście zagadnienia fizjologii, planowania treningów, odżywiania, regeneracji, bardzo pasjonują, w przeciwieństwie do spraw sprzętowych. Jak dla mnie - rower jaki jest każdy widzi, to teraz nie wyciskaj maksa z roweru tylko z siebie.
Wiele osób naprawdę ma niemal doskonałe rowery, a więc teoretycznie są w punkcie, w którym wystarczy o sprzęt dbać, a jednak okazuje się, że ciągle szukają, zamiast czas ten poświecić na przemyślenie błędów procesu treningowego...

#12 Virenque

Virenque
  • Moderator
  • 1536 postów
  • SkądPoznań

Napisano 02 luty 2012 - 13:49

Irimi dobrze piszesz, ale tak to już jest. Poprawienie wyników poprzez trening i prawidłowe odżywianie kosztuje po pierwsze bardzo dużo czasu, po drugie bardzo ciężkiego treningu.
I teraz jak ktoś ma kasę to myśli sobie, kupię lepsze kółka, dopłacę 1000zł więcej i już powinienem jechać średnią ileś tam km/h więcej. Jak już kupi i okaże się że wcale nie pomogło to sobie tłumaczy: trzeba kupić jeszcze lepsze i koło się nakręca :)

Ja już jakiś czas temu stwierdziłem, że lepiej zainwestować w plan treningowy i prawidłowe odżywianie i mam efekty :)

No ale z drugiej strony większość z nas lubi gadżety, a zakupy fajnych części (często znalezionych gdzieś tam w promocji) sprawia radochę jak kobietom wizyta w galeriach handlowych :)

Żeby nie było OT, największe znaczenie ma masa sprzętu jak jedziemy w górach, pod górę każdy gram daje zysk w zależności od nachylenia - przy tej samej mocy w określonym czasie przejedziemy więcej metrów (gdzieś w necie widziałem takie wyliczenia, może znajdę to wrzucę). Np. lekkie i bardzo sztywne koła to pod górę zysk ogromny i odczuwalny, gorzej jak potem trzeba z tej górki zjechać i z mniejsza masą pojedziemy wolniej - trzeba znaleźć złoty środek ;)

pzdr

#13 spros

spros
  • Użytkownik
  • 663 postów
  • Skądpolska

Napisano 02 luty 2012 - 14:49

lekkie i bardzo sztywne koła to pod górę zysk ogromny i odczuwalny, gorzej jak potem trzeba z tej górki zjechać i z mniejsza masą pojedziemy wolniej - trzeba znaleźć złoty środek ;)

sztywne tak, lekkie niekoniecznie. a co do zjadow to wrecz przeciwnie. lekkie kola pomagaja :-)
jest to nawet opisane w "fizyce" troche w posredni sposob. chodzi o zmiane kierunku jazdy (zwykle serpentynki) oraz przyspieszenie (na wyjsciu z zakretu lub z dohamowania). wielkosc tej pomocy to juz osobny temat - inaczej:
przy malej predkosci (np na szczycie) kolo ma energie potencjalna i malo kinetycznej (mala predkosc) zarowno ruchu postepowego (do przodu) jak i obrotowego. ta energia jest potem zamieniana na kinetyczna postepowa i kinetyczna obrotowa. ale obie te formy energii sa zalezne od masy (rowniez rozkladu tej masy). czesc energi potencjalnej pojdzie w ruch oborotowy a czesc w postepowy. im mniej w obrotowy (kola lzejsze) tym wiecej w postepowy (beda szybsze). ale co do wartosci to sa chyba niemierzalne doswiadczalnie.

#14 mess

mess

    tłuścioszek

  • Użytkownik
  • 2692 postów
  • SkądWarszawa

Napisano 02 luty 2012 - 16:44

Zysk sztywniejszej ramy, mniejszej masy, lzejszych kół czy aerodynamiki roweru przełoży się może na jakieś 10% lepszych osiągów


10% to jest kosmos roznica, to 12min w 2h wyscigu...

#15 maku

maku
  • Użytkownik
  • 101 postów

Napisano 02 luty 2012 - 17:00

Spros i mess moim zdaniem wskazali dwa główne błędy w tych wywodach. Po pierwsze analiza każdego czynnika z osobna nie ma sensu. W taki sposób wyjdzie nam, że Ferrari w F1 w najlepszych latach jeździło tak jak team Jordan. Bo na co nie popatrzeć, to tylko 0.1% różnicy. A jednak to Ferrari czy McLaren regularnie słabszych dublowało.
Dwa, jeśli te zmiany w oporach/wadze/inerecji przełożą się na 0.5% w średniej to mamy 30 sekund na 2h jazdy. Mi to nie wygląda na cytuje "gdzie pomiędzy zawodnikami występują milisekundowe różnice".

Bardziej ciekawe byłyby inne obliczenia, a w zasadzie eksperyment. Usadzić kolarza "entuzjastę" i zawodowego kolarza na tym samym sprzęcie. I w tunelu aero zobaczyć ile watów amator traci na ułożeniu w stosunku do zawodowego kolarza.

#16 LoveBeer

LoveBeer

    Piwny Budda

  • Użytkownik
  • 702 postów
  • Skądz podium

Napisano 02 luty 2012 - 17:47

...a lance czy inny miquel w latach swietnosci nawet na 10-kg klocu i tak wygraliby swoje :mrgreen:

#17 spros

spros
  • Użytkownik
  • 663 postów
  • Skądpolska

Napisano 02 luty 2012 - 18:19

w wyscigach ze startu wspolnego duzo wieksze znaczenie od parametrow roweru i kolarza jest umiejetne zastosowanie np. taktyki.
przyklad z kolarstwa zawodowego: zwyciestwa armstronga nad ulrichem na tdf

na alp de huez widac to lepiej.

co innego jazda indywidualna:


#18 Gosc_vmax_*

Gosc_vmax_*
  • Gość

Napisano 02 luty 2012 - 18:46

Kolega Maku bardzo fajnie podsumował zawarte w temacie wypowiedzi /czyt .Spros i Mess/ te wypowiedzi mnie przekonują .
Zastanawia mnie jednak ta wszechobecna "polska zawiść" , jak mam rower za 100z to d.....ć takiemu na carbonie za wszelką cenę .Nie wiem ? Czy to autoleczenie kompleksów czy jak ? Taką dziwną "zajadłość" widzę na forum nie tylko w tym temacie .Jako ,że forum jest wrażliwe strasznie , zaznaczam że nie wytykam nikogo palcem .
Dobra rama , dobry osprzęt , dobre koła NA PEWNO dają dużo mniej strat energii , co za tym idzie mniej wpompowanych watów i co oczywiste szybszą jazdę. Pierwszy z brzegu przykład :KOMFORT
,a znajdzie sie jeszcze więcej...

#19 irimi

irimi
  • Użytkownik
  • 839 postów
  • Skądże znowu?

Napisano 02 luty 2012 - 23:46

A gdzie konkretnie tę zawiść widzisz w tym temacie? Jak dotąd widzę całkiem sensowną dyskusję...

#20 irimi

irimi
  • Użytkownik
  • 839 postów
  • Skądże znowu?

Napisano 03 luty 2012 - 01:07

...Dobra rama , dobry osprzęt , dobre koła NA PEWNO dają dużo mniej strat energii , co za tym idzie mniej wpompowanych watów i co oczywiste szybszą jazdę. Pierwszy z brzegu przykład :KOMFORT
,a znajdzie sie jeszcze więcej...

No i z punktu widzenia fizyki (temat!) widzę tu sprzeczność. Idealna rama i koła , które dają najmniejsze straty energii to mające 100% sztywności. Wtedy to właśnie największy procent energii kolarza idzie w szybszą jazdę. Komfort oznacza zaś ramę miękką, absorbującą, a więc wytracającą (niestety) i pochłaniającą (yeah!) energię. Sztuka zatem polega na znalezieniu kompromisu między jednym a drugim...



Dodaj odpowiedź