Kysymys:
Vastatuuli silmukassa ajon aikana
boomhauer
2014-04-02 22:17:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tiedän vastauksen tähän, mutta halusin saada muiden ottamaan sen vastaan.

Silmukan ajaminen ilman tuulta vs. saman silmukan ajaminen tuulella (siten, että puolet silmukasta saat vastatuulen toiselle puolelle).

Onko tämä yhtä suuri tai käyttääkö tuuliversio enemmän energiaa / tehoa saman kokonaisajan ylläpitämiseksi?

En tarkoita tarkalleen saman nopeuden pitämistä koko silmukan ajan, mutta samaa aikaa koko asian ympärillä. Siksi odotin nopeuden laskevan tuuleen menossa ja kasvavan toisinpäin.

Ilmeisesti et ole pyörännyt paljon. Ainoa kerta, kun koskaan saat tuulen, on kiivetä jyrkkää mäkeä. (Vakavasti, se * ei * "tasaa", koska tuulen vastus kasvaa näennäisen tuulen nopeuden "neliön" kanssa.)
Ehkä siirry osoitteeseen http://physics.stackexchange.com/
Vastatuuli? Mistä tämä takatuuli puhut?
takatuuli = normaali vastatuuli kaksinkertaisella nopeudella;)
Ratsastan paljon, vain offroadissa puissa, joten ei paljon tuulta :)
Viisi vastused:
#1
+13
superdesk
2014-04-02 23:55:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jos tuulenvastuksen vaikutus olisi lineaarinen nopeuden suhteen, niin kyllä, voimat tasapainottaisivat. Toisin sanoen: jos polkeminen 20 mph tuulelle olisi vain kaksi kertaa niin kovaa kuin polkeminen 10 mph tuulelle, voimat tasapainottaisivat.

Mutta näin ei ole, kuten @Daniel mainitsee. Ponnistelu 20mph tuulen voittamiseksi on enemmän kuin kaksinkertainen 10mph tuulen tarpeeseen. Jos yksinkertaistamme silmukan ulospäin ja takaisin (puoliksi suoraan tuuleen, puolet sen takana), sanotaan, että tuuli on vakiona 10 mph ja että pyöräilet ylläpitääksesi 20mph, saat intuitiivisen idean miten tämä toimii.

Näiden oletusten mukaan puolet matkastasi taistelisit 30 mph vastatuulella (10 tuulta + 20 omasta nopeudestasi). Toisen puoliskon "vastatuuli" olisi vain 10 mph (20 omasta nopeudestasi - 10 tuulesta). Tätä verrataan tuulettomaan päivään, jolloin koko matkan vastatuuli olisi 20 mph. Hyppy 20 mph: sta 30: een vaatii paljon enemmän energiaa (mikä on viimeinen kerta, kun saavutit 30 mph?) Kuin energia, joka on säästetty pudotettaessa nopeudesta 20 mph: iin.

Vedä vaihtelee nopeuden neliö. Tämä tarkoittaa, että nopeus on kaavan hallitseva tekijä (toisin kuin vetokerroin).

wikipediasta:

Suurille nopeuksille ( tai tarkemmin sanottuna korkealla Reynoldsin luvulla) vetovoima vaihtelee nopeuden neliönä. Täten tämän vastuksen voittamiseksi tarvittava teho vaihtelee nopeuden kuutiona. Vakionopeuden yhtälö on puolet vastuskerroin kerrottuna nestemassan tiheydellä, määritetyn kohteen poikkileikkausalueella ja nopeuden neliöllä.

Erinomaista hoitoa varten pyöräilijään vaikuttavista voimista, katso Rainer Pivitin artikkeli. Kaaviot ovat erityisen hyödyllisiä.

Tämä on hyvä ja tavanomainen vastaus, mutta epätäydellinen. Täydellisempi vastaus, joka ei ehkä ole sama kuin alkuperäinen kysyjä tarkoitti, riippuu silmukan muodosta ja siitä, kuinka ratsastajan aero-vastus vaihtelee kallistuskulman mukaan. Kuvittele kolmion muotoinen silmukka, jossa kaksi ulospäin suuntautuvaa jalkaa menee vastatuulessa, mutta ei suoraan myötätuulessa, ja saapuvan jalan suuntaan suoraan myötätuulessa. Lisää nyt tämä kierre: nollasta poikkeavalla jousella joillakin (mutta ei kaikilla!) Polkupyörillä / ratsastajilla on pienempi vetovoima kuin nollassa. Eli he "purjehtivat". Tässä tapauksessa he voivat mennä nopeammin silmukalla hieman tuulella kuin tyynellä.
En ollut harkinnut "purjehdusta", ja jopa eliminoin mahdollisuuden yksinkertaistuksessani. Tässä tapauksessa et puhu pienemmästä vetovoimasta, vaan ajamisesta tuulen kulmassa siten, että ratsastajan runko toimii purjeena ja siirtää tuulen eteenpäin. Pohjimmiltaan kuin purjevene lähietäisyydeltä tai säteen ulottuvilta. Ihmettelen kuinka hyvin pyörät toimivat kölinä.
@superdesk - Riippuu pyörän toroidimuodosta, pintakoostumuksesta (kuoppainen tai ei) jne. Se muuttuu myös pyörän koon / tyypin mukaan. Triathlonistit käsittelevät äärettömän yksityiskohtaisesti tällaisia ​​asioita.
Efektiivinen vastus voi laskea, kun ei-nollakulma (eli tehollinen CdA voi laskea). Tämä on osoitettu paitsi osien, kuten pyörien ja runkojen tuulitunneleissa, myös kokonaisten polkupyörien kuljettajille. Tämä on pieni vaikutus ja se riippuu kallistuskulmasta (joka riippuu silmukasta, ratsastajan nopeudesta sekä tuulen nopeudesta ja suunnasta), joten käytännön näkökulmasta se on harvoin tärkeää. Olen antanut vastauksellesi vastauksen, koska se koskee OP: n suoraa kysymystä - mainitsin tämän vain täydellisyyden vuoksi.
Kokemukseni mukaan neljänneksen tuuli on huonompi kuin edestakaisin, ei niinkään mahdollisen lisättävän vetovoiman takia, vaan siksi, että sinun on ponnisteltava enemmän pyörän pitämiseksi suorana. Erityisen huono, jos puuskainen.
mutta - sanotaan, että poljet 10 mph tuuleen ja 30 mph sen kanssa ...
Sattumalta Damon Rinard (joka käänsi yllä viitatun Pivit-artikkelin) sattui vastaamaan kysymykseen vedon vähenemisestä nollasta poikkeavalla haukalla [aiemmin tänään] (http://forum.slowtwitch.com/cgi-bin/gforum.cgi? post = 5030185 # 5030185).
Olen skeptinen "purjehduksen" merkityksestä. Minkä tahansa merkittävän vallan saamiseksi sinun on nojauduttava kovasti vastustamaan sivuttain tapahtuvaa voimaa. Maajahdissa on kolme pyörää ja leveä akseliväli (6ft +) hyvästä syystä!
On hyvä olla skeptinen, mutta vähentynyt vetovoima nollasta poikkeavassa kallistuksessa on tosiasia, joka voidaan todistaa sekä tuulitunneleissa että tiellä - ainoa asia on vaikutuksen suuruus. Jos kilpailet tapahtumissa, joissa sekunnit (tai sekuntien murto-osat) erottavat sijoittelut, se voi varmasti olla sekä merkityksellistä että merkittävää; jos et, se ei myöskään ole.
#2
+4
John Doucette
2014-04-03 05:47:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

@Superdeskillä on oikea vastaus, mutta ajattelin lisätä matematiikkaa antamaan vaikutelman eron koosta .

Kuten muut ovat todenneet, vedä on suhteellisen tuulen nopeuden neliöllinen funktio. Siksi tarvitset paljon enemmän vaivaa nopeudesta 0-10 km / h kuin 20-30 km / h polkupyörällä.

Oletetaan, että haluat pyöräillä nopeudella 20km / h. Jos lähdet ratsastamaan päivällä, jossa ei ole tuulta, suhteellinen tuulen nopeus on 20 km / h koko matkan (liikut 20 km / h nopeammin kuin ympäröivä ilma). Oletetaan, että menetät 1000 Cal. vetääksesi tämän matkan.

Oletetaan, että aiot ratsastaa päivällä 10 km / h tuulella ja aja puoli pitempää silmukkaa.

silmukka, hännän tuulella, suhteellinen tuulen nopeus on 20-10 km / h = 10 km / h. Mutta koska vetovoima on neliöllinen , se tarkoittaa, että menetät vain neljänneksen energiasta, jonka menetät tuulen nopeudella 20 km / h. Menetät siis 125 Cal vedäessäsi ajon ensimmäisen puoliskon (1000/2 = 500 vain puolivälissä ajaessasi, 500/4 pienentyneen vedon takia).

Silmukan toisella puoliskolla , tuulen ollessa vastatuulen suhteellinen tuulen nopeus on 20 + 10 = 30 km / h. Jälleen, koska vastus on neliöllinen, se tarkoittaa, että et kuluta 50% enemmän energiaa, kulutat 125% enemmän energiaa. Menetät siis 1125 Cal. vetää matkan toisella puoliskolla (1000/2 = 500 vain puolivälissä ajamiselle, 500 * 9/4 = 1125 toissijaiselle vetämiselle)

Joten kulutat tuulisella päivällä yhteensä 1250 Cal, tai 25% enemmän ajaessasi saman matkan samalla nopeudella, vain kevyelle tuulelle ! Mielenkiintoista on myös se, että menetät 90% energiasta paluumatkalla!

Tämä pahenee todella nopeasti, kun tuulen nopeus nousee. Asuinpaikkassamme on usein 40 km / h kestävät tuulet , mikä tarkoittaa 450% enemmän energian menetystä samoilla maanopeuksilla. Tällöin vaatii kaiken energian alamäkeen !

ajamiseen
Olet juuri kuvannut työmatkani huonolla päivällä!
#3
  0
Gary E
2014-04-03 00:03:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Energiankulutus voisi tasaantua vain, jos ajoasennosi aerodynamiikka pyörän edestä on yhtä suuri kuin ajoasennosi aerodynamiikka pyörän takaosasta. Ajattele ajoasentoa pyörällä.

  1. Tuuleen menossa olet matalalla pyörällä, mutta ohjaustangot osuvat ensin tuuleen. Seuraavaksi tuuli osuu sinuun ja muoto kuppii tuulta.
  2. Tuulen vastus nousee tuulen nopeuden neliöön. Jos tuuli on sinua kohti 10 mph (maan nopeus) ja olet matkalla (maan nopeus) 10 mph, Tuuli liikkuu tosiasiallisesti 20 mph suhteessa sinuun. Se tulee nelinkertaiseksi tuulen vastukseksi verrattuna polkemiseen vain 10 mph: n nopeudella ilman tuulta.
  3. Tuulen mukana kulkeminen, vaikka istuisitkin, selkäsi on vinossa tuulen suuntaan. matkustaminen ja hartiat ovat pyöristetyt, mikä antaa sinulle paljon paremman aerodynaamisen profiilin ja kun tuuli tulee päinvastaisesta suunnasta.

Lopputuloksena et ole tasainen, mutta se on varmasti hauskaa tuulen kanssa.

Aerodynamiikka "pyörän takaosasta" ei pelaa lainkaan, jos tuulen nopeus on pienempi kuin ajonopeus (koska tuuli kuljettajaan nähden olisi silti vastatuuli).
Se ei eroa, koska tuulen vastus vs nopeus ei ole lineaarinen.
Hicks, hän sanoi "et ole tasa-arvoinen".
#4
  0
paparazzo
2014-07-20 02:34:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tämä on samanlainen kuin tasainen rata verrattuna kukkulaan.
Vedon neliönkerroin on vetovoima.

Oletetaan 20 mailia ulospäin ja 20 mailia taaksepäin
Voit pitää 20 mailia tunnissa ilman tuulta
Alueesi A on vakio
CD on vakio
p on vakio

Kuolleena pysäytyspäivänä työsi on 2 tuntia 1/2 cd p A (20 ^ 2) pudottaa kaikki vakiot 2 tuntia (20 ^ 2)

Oletetaan, että nopeus on 10 mph päätuuli
Sinulla on jopa tuulen kestävyys 10 mph ulos ja 30 mph taaksepäin
Sinulla on 20 mph nettotuuli ja 20 mph nettotuulella
Ongelma on aikaa
aikakatkaisu on 20 maili / 10 mph = 2 tuntia taaksepäin on 20 mailia / 30 mph = 2/3 tuntia (2 + 2/3) / 2 = 8/3 / 2 = 8/6 = 4/3
Joten tarkalleen 1 / Kolme muuta työtä, koska sinulla on sama vaivaa 1/3 pidempään

Sano nyt, että haluat pudottaa sen samanaikaisesti 1,5 tuntia ulos plus 5 takaisin
Ulos olet 13,33 mph + 10 mph tuulen nopeus 23,33 mph tuulen kestävyys
Takaisin olet tekemässä 40 mph - 10 mph tuuli 30 mph tuulen vastuksella
Molemmilla tavoilla taistelet enemmän nettotuulen vastustuskykyä
(1,5 tuntia (((20 / 1,5) +10) ^ 2) + .5 tuntia (((20 / .5) -10) ^ 2)) / 2 tuntia (20 ^ 2)
sama kuin 3/2 * ((40/3 + 10) ^ 2) + 1/4 * ((40-10) ^ 2) / 2 * (20 ^ 2)
on yhtä suuri kuin 1.6
Haluat pudottaa sen sisään ja ulos samaan aikaan aiot viettää noin 1,6 niin paljon työtä 10 mph tuulessa.

#5
-1
blahdiblah
2014-04-03 04:55:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Se ei eroa toisistaan.

Havainnollinen hypoteettinen:

  • Sinulla on 30 mph huippunopeus.
  • Tuuli puhaltaa> = 30 mph.

Riippumatta siitä, kuinka nopeasti pyöräilet takatuulen puolikkaassa silmukassa, vastatuulen pyöräily vie aikaa, mikä on todennäköisesti enemmän kuin tuulettomassa tapauksessa.

Vastatuuli on kovaa, mutta en ole koskaan ollut äärettömän pitkää!
@JamesBradbury Joo, yritän olla menemättä ulos sellaisina päivinä.


Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...