Fizyka w rowerze
#1
Napisano 30 styczeń 2012 - 19:20
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
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
Trzymaj Koło - blog dla PRO amatorów
Wycieczki weekendowe i atrakcje turystyczne
#3 Gosc_cookie_*
Napisano 31 styczeń 2012 - 10:39
#4
Napisano 01 luty 2012 - 17:39
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
Napisano 01 luty 2012 - 18:45
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
Napisano 01 luty 2012 - 20:03
#8
Napisano 02 luty 2012 - 10:00
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
Napisano 02 luty 2012 - 10:32
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
Napisano 02 luty 2012 - 11:22
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
Napisano 02 luty 2012 - 13:31
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
Napisano 02 luty 2012 - 13:49
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
Trzymaj Koło - blog dla PRO amatorów
Wycieczki weekendowe i atrakcje turystyczne
#13
Napisano 02 luty 2012 - 14:49
sztywne tak, lekkie niekoniecznie. a co do zjadow to wrecz przeciwnie. lekkie kola pomagaja :-)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
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.
#15
Napisano 02 luty 2012 - 17:00
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.
#17
Napisano 02 luty 2012 - 18:19
przyklad z kolarstwa zawodowego: zwyciestwa armstronga nad ulrichem na tdf
na alp de huez widac to lepiej.
co innego jazda indywidualna:
#18 Gosc_vmax_*
Napisano 02 luty 2012 - 18:46
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...
#20
Napisano 03 luty 2012 - 01:07
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......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...