Eu tenho essa pergunta há um tempo. Quero saber como posso descer uma colina o mais rápido possível. Então, eu queria saber se o aumento do peso de uma bicicleta aumenta a velocidade nos trechos de descidas, ou será que isso me desacelerará devido à resistência ao rolamento, arrasto ou outros fatores?
Eu estou falando longos trechos aqui, e longas colinas de 10 a 30%. Também verifiquei a superfície da estrada e não há curvas, e posso ver facilmente se o tráfego chega. É muito raramente usado para o tráfego de qualquer maneira.
obrigado
Edição: Eu também gostaria de levar em consideração coisas como resistência ao rolamento nesta questão.
Respostas:
A principal coisa que você deve considerar em velocidade é o arrasto: a força F em você + bicicleta (massa m ) é:
F = ma = mg sin Q - F_d - F_rr
onde a é a sua aceleração, g é a aceleração devido à gravidade e Q é o ângulo da colina em relação à horizontal. F_d é a força de arrasto que não escala com a massa. Tente soltar um balão e uma bola de futebol do mesmo tamanho e você verá isso em ação. F_rr é a resistência ao rolamento.
O arrasto domina a resistência ao rolamento a qualquer velocidade decente para uma bicicleta bem ajustada: mais detalhes do que você provavelmente deseja ou um bom gráfico para que você possa negligenciar a resistência ao rolamento.
O peso terá um pequeno efeito na resistência ao rolamento e (supondo que não afete a seção transversal), nenhum no arrasto; portanto, você acelerará mais rápido, mas não muito.
Você pode experimentar: comece com algumas velocidades medidas sem carga extra, depois teste a massa extra e uma carga simulada do mesmo volume / forma / montagem feita de poliestireno ou papelão.
O maior efeito que você terá é o arrasto - então a primeira coisa a tentar é uma dobra melhor, não usar roupas de abano, etc.
Para velocidades realmente altas, uma carenagem é o caminho a seguir - compare o registro de horas de um reclinado totalmente carenagem (~ 92 km) com uma bicicleta de corrida UCI (~ 52 km). Não há estatísticas que eu possa encontrar especificamente para uma posição vertical com uma carenagem.
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Isso pode ser uma física meio lembrada entrando em jogo aqui, mas eu corri com amigos (substancialmente mais pesados) morros abaixo onde eles estiveram em motos que deveriam - todas as contas - serem mais lentas do que as minhas, mas eles venceram. Poderia o momento entrar em cena em terrenos mais acidentados? Com isso, quero dizer que se um ciclista com um peso maior atingisse um solavanco, um buraco, etc., eles experimentariam menos desaceleração devido ao aumento do momento em comparação com um ciclista com um peso mais leve.
Em um vácuo perfeito, é claro, a aceleração permanece em 9,81 m / s / s e, como tal, a massa não teria impacto na velocidade.
PS: Tentei postar isso em um comentário, mas ainda não tenho reputação suficiente.
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Se houvesse atrito, seria exatamente o mesmo (lembre-se do martelo e da pena no negócio da lua). No entanto, seu arrasto líquido não será proporcional à sua massa. A resistência do ar não é proporcional à sua massa (embora a resistência ao rolamento seja). Devido a isso, você terá menos arrasto por quilograma com mais peso, o que fará com que você vá mais rápido, sim.
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A resposta aceita indica que o arrasto não é dimensionado com a massa. Que é verdade. Mas o arrasto escala com a área frontal. É justo supor que os dois quadros sejam feitos do mesmo material, portanto, o quadro maior tem uma área frontal maior.
Em vez de comparar balões e bolas de futebol do mesmo tamanho, uma comparação mais apropriada são duas rochas da mesma densidade, mas tamanhos diferentes.
Velocidade terminal é quando a força da gravidade é igual ao arrasto
Veja este link para o cálculo da velocidade terminal Velocidade
terminal
Na equação, uma vez que você tira as constantes,
vterminal é proporcional à raiz quadrada (massa / área)
vterminal é proporcional à raiz quadrada (r ao cubo / r ao quadrado)
vterminal é proporcional à raiz quadrada (r)
Portanto, em densidade constante, se você dobrar r, a velocidade do terminal aumenta em 1,414. O
duplo r é oito vezes a massa, para apenas 1,414 a velocidade do terminal.
O arrasto proporcional ao quadrado é o arrasto real (trocadilho pretendido)
Agora vamos fingir que você poderia dobrar sua massa e manter a mesma área
vterminal é proporcional à raiz quadrada (massa / área)
vterminal é proporcional à raiz quadrada (massa / constante)
vterminal é proporcional à raiz quadrada (massa)
Se tudo fosse constante (incluindo sua área e resistência ao rolamento)
Se você aumentasse a massa em 2, aumentaria a velocidade terminal em 1,414.
Se você aumentasse a massa em 4, aumentaria a velocidade terminal em 2.
A resistência ao rolamento não é constante; portanto, seria menor que 1,414 e 2.
Digamos que o piloto de 180 libras e adicione 20 libras de chumbo ao quadro - isso é apenas 5% direto em uma ladeira.
Em uma série de 10 que é apenas 0,846% - 40 mph contra 40,43 mph (sem levar em consideração a resistência ao rolamento).
Até as bicicletas de escalada são projetadas para serem leves.
Basicamente, subindo a colina, você paga todo o peso e, descendo a colina, você só recebe crédito pela raiz quadrada do peso.
O arrasto proporcional ao quadrado é o arrasto real
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A resposta curta é sim . Veja a publicação de Chris para uma resposta longa.
A principal razão para essa "resposta" é incentivar muita cautela .
Quando adolescente (no milênio anterior), cresci na área montanhosa. Havia duas descidas que costumávamos fazer regularmente - uma corrida de três quilômetros da fazenda dos meus amigos para casa e uma colina íngreme de um quilômetro. Meu melhor momento para chegar em casa foi às 2:11, com muita pedalada (não vou mencionar a passagem dos carros). Na colina íngreme, quebraríamos 1 minuto sem pedalar. O ponto é que éramos jovens e estúpidos .
Recentemente, meu irmão conheceu crianças com idades semelhantes, que queriam descer uma colina séria que conhecemos o mais rápido possível. Embora ele tenha desaconselhado, eles fizeram de qualquer maneira. Um caiu e esmagou seu crânio . De nossa própria experiência naquela colina, ele estaria percorrendo cerca de 60 km / h. Somente.
Você menciona 30% . Isso é íngreme:
A parte íngreme é onde a estrada desaparece.
O ponto final de advertência é a estabilidade e os freios da bicicleta. Os freios de bicicleta não são projetados para essas velocidades . E a geometria de seu quadro é um fator desconhecido - será que "conseguirá os balanços"? A única maneira de você saber é fazê-lo. O problema é que, se isso acontecer, você provavelmente trava. Difícil .
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Em um sentido prático, o aumento de peso fará você descer ladeira mais rapidamente, pela mesma razão que diminuir o peso fará você subir mais rápido
Veja esta calculadora interativa . Se você definir o gradiente para "-10", defina "Potência P (watts)" para 0,001 (ou seja, quase zero):
No entanto, esse é um aumento bastante maciço no peso. Aumentar o peso corporal seria "prejudicial" e aumentar o peso da bicicleta provavelmente influenciaria negativamente o manuseio.
Aumentos menores de peso (alguns quilos, etc.) aumentam um pouco a sua velocidade em declives .. mas provavelmente seria muito mais produtivo trabalhar na redução do arrasto aerodinâmico.
Um exemplo extremo seria uma bicicleta reclinada (área frontal muito menor do que uma bicicleta de estrada típica e pode ter uma concha externa para reduzir ainda mais o arrasto); no entanto, existem muitas outras maneiras de fazer isso, como adotar posições pouco seguras na bicicleta ou usar capacetes engraçados e roupas mais aerodinâmicas (roupas de triatlo / timetrial)
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Sim em algum sentido. É como se alguns esquiadores tentassem ganhar mais peso para obter velocidade extra. Mas seria difícil ter um bom controle comparado com quando você era mais leve antes :)
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Como sempre, acho que a melhor maneira de considerar isso é através da energia;
ao se mover do repouso no topo de uma colina (altura h), a conservação de energia se aplica entre a energia potencial no topo e a cinética no fundo:
Mgh = MV ^ 2 + perdas (devido à resistência aerodinâmica e ao rolamento)
Portanto
V = sqrt (gh - perdas / M)
como as perdas não são proporcionais à massa, reduzi-las em massa reduz sua influência na velocidade para o ciclista mais pesado, independentemente de a velocidade terminal ter sido atingida ou não
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